06.10.2001

Предполагаемая площадка для геологического захоронения высокоактивных отходов в Нижне-Канском гранитоидном массиве под Красноярском в России

9-я Международная конференция по обращению с высокоактивными отходами (ВАО), 20 апреля – 3 мая 2001 г. г. Лас-Вегас, штат Невада, США

E.В. Андерсон, В.Г. Савоненков, С.И. Шабалев, E.Ф. Любцева, Ю.М. Рогозин, Радиевый институт им. Хлопина, г. Санкт-Петербург

Перевод на русский язык: Виктор Уськин, Гражданский Центр ядерного нераспространения, г. Красноярск

Документ получен от Владимира Сливяка, группа "Экозащита" и Антиядерная кампания Социально-экологического союза, г. Москва

Аннотация

Рассматриваются обоснование выбора и пригодности гранитоидов Нижне-Канского массива (Красноярский край, Россия) для глубокого геологического захоронения высокоактивных отходов Горно-химического комбината (Красноярск-26, в настоящее время — Железногорск). Представлены основные результаты геологических, геофизических и бурильных работ, полученных на настоящий момент, и характеристики составляющих породы массива.

I. Введение

Концепция глубокого геологического захоронения высокоактивных отвержденных отходов, произведенных в России в последние годы, предполагает создание нескольких крупных региональных хранилищ, в частности, в регионах двух крупных радиохимических предприятий: ПО "Маяк" в Уральских горах и Горно-химический комбинат (ГХК) в Сибири.

1. В представляемом докладе рассматриваются основные результаты исследований по обоснованию и выбору площадки для создания хранилища высокоактивных отходов недалеко от Красноярска-26. В течение ряда лет Радиевый институт им. В.Г. Хлопина в сотрудничестве с организациями Минатома, Министерством науки, Государственным комитетом по образованию, Российской Академией Наук и Красноярским краем проводил комплекс научно-исследовательских работ. Методологический подход выбора площадки основан на критериях, разработанных МАГАТЭ, на концепциях безопасной изоляции радиоактивных отходов в геологических формациях, социально-экономических и других аспектах. Работа проводилась поэтапно с последовательным укрупнением масштаба, детализацией исследований и обоснованием безопасности предполагаемых площадок.

II. Описание работ

A. Выбор площадки

Для определения наиболее однородного с наименьшими дислокациями подповерхностных районов был проведен комплексный анализ большого массива геолого-геофизической и геодезическо-топографической информации. Особое внимание было уделено внутриплатформным гранитоидным массивам и Архейским метаморфным комплексам, обрамляющим эти массивы. Первоначально на территории около 22000 квадратных километров из самых древных гнейссовых пластов и массивов гранитоидных пород было выбрано около 20 регионов. Затем по сумме специально разработанных критериев была проведена оценка каждого из этих регионов. В результате, гранитоиды Нижне-Канского массива были определены как наиболее перспективная геологическая формация для захоронения отвержденных высокоактивных отходов.

Настоящий массив является одним из крупнейших гранитоидных массивов в Средней Сибири, с площадью выходов более чем 1500 квадратных километров. Массив состоит из гранитоидов трех различных по времени фаз, а именно: "диоритоидная" фаза (диориты, кварц-диориты, тоналиты и гранодиориты), Основная гранитная фаза (биотитовые граниты, лейкократовые граниты, аляскит) и жильная. Примерный возраст пород массива — 910+60 миллионов лет, т.е. поздний протерозой. По данным гравиметрической съемки толщина массива составляет 4-6 км. По данным комбинированных исследований масштаба 1:100000- 1:50000, проведенным в северной части Нижне-Канского массива, и включавшим электрические изыскания, анализ линеаментов, экоморфологический анализ и геологическое моделирование с использованием данных гравиметрической съемки, были выбраны две наиболее перспективные площадки: "Итатский" и "Каменный". Площадь каждой из площадок составляет около 15-20 квадратных километров, удаление от ГХК — 25-30 километров.

B. Исследование наиболее перспективных площадок

Для размещения хранилища необходимо найти гранитоидные массивы с минимальной трещиноватостью и водопроницаемостью. Основное внимание было уделено геофизическим изысканиям, в первую очередь, электрическим съемкам с использованием методов аудио-магнитотеллурического зондирования, радио-магнитотеллурического профилирования и вертикального электрического зондирования. С помощью этих методов были измерены величины истинного электрического сопротивления пород, во многом определяемых водонасыщенность пород, которая, в большинстве случаев, взаимодействует с водопроницаемостью пород. Результаты электрической съемки показали наличие достаточно крупных гранитоидных блоков на обеих площадках. Эти блоки отличаются низким удельным электрическим сопротивлением (от 7000 до 50000 &· м), в то время как зоны трещиноватых (приповерхностных и почти трещиноватых) гранитоидов характеризуются более низкими величинами удельного сопротивления. Монолитные гранитоиды прослеживаются до глубины 3-5 км. Границы блоков монолитных пород, как правило, - тектонические. В 1998-99 на площадках "Итатский" и "Каменный " было проведено бурение нескольких неглубоких (10-50 м) и четырех глубинных скважин (300, 500, 500 и 700 м). Исследование кернов и регистрационные данные подтвердили наличие монолитных гранитоидов с низкой трещиноватостью и водонасыщенностью.

Таким образом, на настоящем этапе исследований данные по глубинной структуре массива, полученные поверхностными (косвенными) геофизическими методами, подтверждают прямые данные бурения только до глубины 700 м. Следовательно, первоочередной задачей дальнейшего исследования массива является бурение скважин до глубины 2- км. Изучение пород, образующих данный массив, показало, что он представлены различными видами гранитоидов, в основном, лейкократичскими и боититными гранитами, гранодиоритами, тоналитами и кварц-диоритами. Наличие таких акцессорных минералов, как циркон, моназит, различные окислы железа, сульфиды и т.д., в гранитоидах представляет собой важный фактор.

С одной стороны, эти минералы активизируют барьерную роль породы, вмещающей хранилище. С другой стороны, они способствуют развитию матриц для захоронения трансурановых элементов, геохимически совместимых со вмещающей породой. В частности для захоронения высокоактивных отходов в гранитоидах Радиевый институт разработал оптимальный составы кристаллической керамики на основе циркона (Zr,An) SiO4, двуокиси циркония (Zr, Gd, An) O2, и другие, где An=U, Np, Pu, Am, Cm.3 Порода представляет собой основной барьер против радионуклидов, предполагаемых к захоронению, на их пути в биосферу.

Поэтому, эмпирические данные по водопроницаемости, радиационной и термической стабильности, а также свойства удержания пород по отношению к долгоживущим радионуклидам высокоактивных отходов представляют собой большую важность. Специальные радиохимические исследования проведенные в Радиевом Институте, показали, что удержание цезия, плутония и америция через сорбцию гранитоидных пород Нижне-Канского массива остаточно велико, на что указывают высокие величины коэффициентов распределения. Также было установлено, что плутоний, америций и кюрий могут поглощаться акцессорными минералами (циркон, моназит) гранитоидов и что степень их перехода в твердую фазу увеличивается со временем контакта фаз. Это увеличение и небольшие величины десорбции позволяют предположить изоморфное замещение химических аналогов на радионуклиды в твердой фазе, т.е. циркон и моназит. Захват радионуклидов посредством диффузии и их удержание минералами существенно ограничивают диапазон миграции долгоживущих радионуклидов в монолитных блоках под влиянием мигрирующей воды.

Кроме результатов радиогеохимических тестов в настоящее время идет накоплением данных по физико-механическим свойствам гранитоидов. Результаты геолого-геофизических изысканий, проведенных на массиве послужат основой создания подземной исследовательской лаборатории. В настоящее время рассматриваются два варианта лаборатории: с использованием системы скважин, пробуренных с поверхности, и сочетания дрейфа и скважин. Реализация того или иного варианта будет зависеть от ряда различных исследований, организационных и экономических аспектов.

Выводы

Основными результатами изысканий по выбору площадки для захоронения высокоактивных отходов, проведенных к настоящему моменту, являются: Выбор и обоснование гранитоидов Нижне-Канского массива в качестве подходящей геологической формации для захоронения отвержденных высокоактивных отходов.

Выбор и поэтапное обоснование двух перспективных площадок с массивами для строительства хранилища высокоактивных отходов.

Накопление большого массива информации, необходимой для строительства подземной исследовательской лаборатории и экологически безопасного хранилища высокоактивных отходов, включая описание геологической и тектонической структуры, состава материалов и свойств пород и т.д.

Определение целей на последующие этапы работ (подробная геологическая разведка выбранной площадки).

Часть данной работы выполнена при поддержке Международного Научно-технического центра (МНТЦ), Москва (проект МНТЦ №255). Проект финансировался Японией (PNC), Соединенными Штатами и Финляндией. Поддержка представления данного доклада на 9-й МКОВАО осуществлялась по проекту №1491, финансируемому США.

ЛИТЕРАТУРА

1. Н. П. Лаверов, В.И. Величкин, Б. И. Омельяненко, и др., "Новые подходы к подземному захоронению высокоактивных отходов в России", Геоэкология. Инженерная экология. Гидрогеология. Геокриология, №.1, стр. 3-12 (2000), на русском языке.

2. Е. Б. Андерсон, С. И. Шабалев, В. Г.Савоненков, E. Ф. Любцева, "Исследование Нижне-Канского гранитоидного массива (Средняя Сибирь, Россия) в качестве перспективной площадки для глубокого геологического захоронения высокоактивных отходов", Труды Международной конференции по захоронению радиоактивных отходов "Технологии захоронения и концепции 1998 (DisTec`98)", Гамбург, Германия, 9-11 сентября 1998, стр.105-110, Kontec Gesellschaft fur technische Kommunikation mbH (1998).

3. Б.E. Бураков, E.Б. Андерсон, С.И. Шабалев, "Поиск оптимальных форм отверждения высокоактивных отходов геологически совместимых с гранитными вмещающими породами", Захоронение оборонных ядерных отходов в России: Международные перспективы, под ред. M.Дж. Штенхауса и В.И. Кирко, NATO ASI 1/18, pp. 59-68, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht (1998).




Страница:

  Copyright © 1998, «NuclearNo.ru»