Материал: Пронкин Обеспечение безопасности хранилисч радиоактивных 2011

ходу загрязнений и радионуклидов в твердую фазу и задержке миграции компонентов отходов пористой средой пласта-коллектора.

Для разработки промышленной технологии закачки ЖРО в подземные пласты-коллекторы были проведены исследования характеристик совместимости ЖРО и пластов-коллекторов, в том числе:

–химического состава и физико-химических свойств отходов и горных пород;

–поведение компонентов отходов при взаимодействии с пластовыми водами и горными породами, включая изменение химического и фазового состава отходов в пласте, а также изменения в составе и свойствах материалов пласта-коллектора при длительном контакте с отходами;

–процессов, связанных со спецификой ЖРО – наличием разного типа радионуклидов.

На основании лабораторных исследований и опытной эксплуатации были разработаны основные требования к ЖРО различного типа, направляемых на захоронение, которые заключаются в следующем:

–регламентирование содержания взвешенных веществ в зависимости от характеристик пласта-коллектора;

–регламентирование состава отходов с целью предотвращения процессов образования осадков и газов в прифильтровой зоне скважин;

–установление «пороговых» концентраций компонентов отходов, агрессивных по отношению к породам пласта-коллектора;

–ограничение содержания долгоживущих и наиболее энерговыделяющих радионуклидов с учетом возможного разогрева пласта.

Для обеспечения вышеперечисленных требований (критериев приемлемости радионуклидов для глубинного захоронения) была разработана технология подготовки ЖРО к подземному захоронению, которая включает в себя: отделение взвесей путем отстаивания или фильтрации, предварительная химическая обработка ЖРО

сучетом свойств пласта-коллектора, предварительная подготовка зоны около нагнетательных скважин.

Следует подчеркнуть, что требования к ЖРО, предназначенных для захоронения, индивидуальны для каждого полигона захоронения и зависят от состава и свойств ЖРО, характеристик пласта-

101

коллектора и режимов удаления отходов. Тем не менее можно выделить ряд общих требований:

–ограничение содержания мелкодисперсных твердых частиц (5- 100 мг/л);

–ограничение компонентов, способных образовывать слаборастворимые соединения при относительно небольших изменениях физико-химических характеристик отходов;

–ЖРО должны быть слабокислыми или слабощелочными, т.е. рН отходов должно быть близки к нейтральным (рН около 7).

Для обоснования безопасности захоронения ЖРО большое значение имеет задержка распространения радионуклидов в пластеколлекторе в результате сорбционных процессов, приводящих к переходу радионуклидов из жидкой фазы в твердую. Наряду с процессами сорбции в пласте-коллекторе имеет место процесс десорбции. В результате исследований было установлено, что десорбции подвергается только часть ранее сорбированных радионуклидов, оставшаяся часть переходит в растворы значительно медленнее в результате процессов выщелачивания. В пласте-коллекторе могут иметь место и другие процессы. Например, в поровой жидкости – фильтрате отходов и подземных водах могут образовываться осадки слаборастворимых соединений, захватывающие и соосаждающие радионуклиды. Разделение этих процессов весьма затруднительно и для их характеристики обычно применяется обобщенный показатель – коэффициент межфазного распределения. В табл. 4.1

приведены некоторые характеристики задерживающих свойств песчано-глинистых пород к отходам РХП разного типа.

Анализ данных таблицы показывает, что задерживающие свойства породы пластов-коллекторов (фактор R в табл.4.1) для некоторых радионуклидов в ЖРО являются довольно большими (плуто- ний-239, нептуний-237, цезий-137). В среднем сильнее всех задерживаются радионуклиды нетехнологических и щелочных отходов и слабее – кислые ЖРО. Величина фактора задержки для представленных в таблице радионуклидов редко опускается ниже 10, только для радионуклидов кислых ЖРО:стронций-90, рутений-106, церий144.

Наибольшей десорбцией, т.е. вымыванием радионуклидов снова

враствор, характеризуются щелочные ЖРО.

102

В настоящее время глубинное захоронение в промышленных масштабах путем закачивания ЖРО в пласты-коллекторы под давлением осуществляется только в России.

Таблица 4.1 Характеристики задерживающих свойств песчано-глинистых пород

к разным типам отходов РХП [6]

Попытки создания полигонов захоронения ЖРО предпринимались в 50-60 годы и в США. Однако анализ показал, что основные производства атомной промышленности США расположены в районах, геологические условия которых неблагоприятны для глубинного захоронения ЖРО. Некоторое время захоронения ЖРО под землю осуществлялось Ок-Ридже и в Айдахо. Однако в связи со значительными масштабами миграции радионуклидов закачка была прекращена.

103

4.3. Опасности, создаваемые полигонами глубинного захоронения жидких отходов

Особенность глубинного захоронения ЖРО состоит в том, что РАО оказываются изолированными от населения и это исключает какое-либо непосредственное воздействие радионуклидов на человека. Поэтому двумя основными требованиями по обеспечению безопасности глубинного захоронения являются ограничение распространения компонентов отходов в пределах заранее устанавливаемых границ геологической среды и ограничение пользования недрами в пределах этих границ. Конечно, эти требования относятся, прежде всего, к эксплуатации в нормальных условиях и основным критерием безопасности при этом является локализация РАО в пределах установленных объемов геологической среды.

Можно выделить следующие опасности, создаваемые полигонами глубинного захоронения ЖРО:

–загрязнение окружающей среды через миграцию долгоживущих радионуклидов;

–выброс радионуклидов на поверхность земли из-за разогрева пород поглощающего горизонта;

–возникновение СЦР и выброс радионуклидов из скважин;

–загрязнение окружающей среды из-за разрушения конструкций скважин, наземного оборудования;

–перетекание ЖРО из одного горизонта в другой, а также в водоносные горизонты;

–загрязнение территории предприятия при транспортировании ЖРО от мест хранения к скважинам закачки.

Исходные события и причины, приводящие к аварийным ситуациям (опасностям), могут быть различны, и они довольно подробно проанализированы в СП и ТУ ЭКХ-93. «Санитарные правила и технические условия эксплуатации и консервации глубоких хранилищ жидких радиоактивных и химических отходов предприятий ядерно-топливного цикла» и МУ ЭКГХ 2003 «Методические указания по эксплуатации и консервации глубоких хранилищ жидких радиоактивных и химических отходов предприятий атомной про-

мышленности» [56], [57]. Рассмотрим кратко эти опасности в том порядке, как они представлены выше.

104