Материал: Пронкин Обеспечение безопасности хранилисч радиоактивных 2011
точное давление (купол репрессий) может сохраняться довольно продолжительное время после окончания закачки ЖРО.
Основной причиной возможного перетекания ЖРО из одного горизонта в другой (в буферный и далее в водоносный горизонты) является плохое (некачественное) техническое состояние скважин или ухудшение этого состояния со временем. Низкое качество затрубной цементации обсадных колонн (наличие трещин, сколов), образование «свищей» при совпадении места негерметичности колонны с местом отсутствия цемента за колонной скважины и др. приводит к вертикальному перетоку отходов и пластовой жидкости по затрубному пространству скважин, их поступления в буферный, а иногда и в вышележащие горизонты.
Таблица 4.2 Изменение энергетических характеристик ЖРО со временем
Радионуклид |
Период |
Энергия, |
Относи- |
Энерговыделение, Вт/м3 |
||
|
полурас- |
МэВ |
тельное |
0 |
1 год |
10 лет |
|
пада, г. |
|
содержа- |
|
|
|
|
|
|
ние, % |
|
|
|
Стронций-90 |
29,12 |
1,126 |
23 |
0,79 |
0,77 |
0,60 |
+иттрий-90 |
|
|
|
|
|
|
Цирконий+ |
0,18 |
1,655 |
1 |
0,04 |
<0,01 |
~0 |
ниобий-95 |
|
|
|
|
|
|
Рутений+ |
1,01 |
1,615 |
22 |
1,07 |
0,54 |
~0 |
родий-106 |
|
|
|
|
|
|
Цезий+ |
30 |
0,745 |
14 |
0,31 |
0,30 |
0,24 |
барий-137 |
|
|
|
|
|
|
Цезий-134 |
2,06 |
1,72 |
9 |
0,46 |
0,33 |
0,01 |
Церий+ |
0,78 |
1,34 |
24 |
0,98 |
0,4 |
~0 |
празедиом-144 |
|
|
|
|
|
|
Прометий-147 |
2,62 |
0,064 |
7 |
0,01 |
<0,01 |
~0 |
Исходными событиями, приводящими к запроектным аварийным ситуациям, могут быть ошибки персонала при эксплуатации полигонов глубинного захоронения ЖРО, стихийные бедствия типа тайфунов, наводнений, землетрясения, (не предсказанных заранее), падения самолетов, метеоритов, террористический акт, военные действия. Эти события, вследствие достаточно большой глубины захоронения ЖРО, смогут оказать влияние на целостность в основном наземных инженерных сооружений.
106
В настоящее время ни один из ПГЗ ЖРО не выведен из эксплуатации и только отдельные скважины по разным причинам законсервированы. Тем не менее в методических указаниях МУ ЭКГХ 2003 приведены сценарии гипотетических аварийных ситуаций после консервации ПГЗ ЖРО, даны их краткие характеристики, причины и способы их предотвращения, а также анализ последствий и степени опасности этих ситуаций для населения и окружающей среды.
4.4. Инженерные сооружения полигонов
На рис. 4.1 приведена обобщенная функциональная схема глу-
бинного захоронения ЖРО. Отходы, предварительно обработанные
иподготовленные с учетом характеристик ПГЗ в цехе очистных сооружений 1, с помощью насосных станций перекачки 2 под давлением передаются по трубопроводам 3 в здание 4, где находятся емкости для приема и отстоя ЖРО, а также насосная станция для создания необходимого давления нагнетания ЖРО в пластколлектор. Подача ЖРО в подземное хранилище производится через нагнетательную скважину 6. Контроль закачки ЖРО в пластколлектор 11 осуществляется с помощью ряда контрольнонаблюдательных скважин 7, которые позволяют получать информацию о состоянии различных горизонтов ПГЗ ЖРО. Информация
оработе системы глубинного захоронения ЖРО передается на пульт управления процессом захоронения в административнотехническое здание 9.
Остановимся несколько подробнее на буровых скважинах различного назначения, составляющими основу инженерного комплекса ПГЗ, и от состояния и характеристик которых, в основном, зависит безопасность этого комплекса. По своему назначению эксплуатационные буровые скважины ПГЗ ЖРО подразделяются на три основных типа: нагнетательные, контрольно-наблюдательные
иразгрузочные.
Отличительной особенностью нагнетательных и некоторых наблюдательных скважин является их многоколонная или «телескопическая» конструкция, в которой все обсадные колонны выводятся до устья, а верхние горизонты неглубокозалегающих пресных вод обсаживаются как минимум двумя колоннами.
107
Контрольно-наблюдательные скважины предназначены для проведения наблюдений за распространением отходов, сопутствующих процессов и состоянием геологической среды. Под наблюдательными скважинами обычно понимаются скважины, вскрывающие пласт-коллектор и в которых возможно появление отходов. Под контрольными – скважины, используемые для наблюдений за состоянием выше- и нижележащих горизонтов, где отходы не ожидаются. Однако такое разделение довольно условное, и на практике к скважинам обоих типов применяется термин «наблюдательные».
Разгрузочные скважины используются при необходимости осуществления разгрузки пласта-коллектора или снижения избыточного давления в пласте-коллекторе при закачке ЖРО. При этом через разгрузочные скважины откачивается чистая вода, происходит «подтяжка» закачиваемых ЖРО за счет снижения давления на периферии пласта-коллектора.
Оголовки скважин различных типов представляют собой отдельно стоящие полузаглубленные сооружения – павильоны, в которых размещается запорно-регулирующая арматура, контрольноизмерительная аппаратура, фильтры и др. Конструкция оголовок нагнетательных скважин зависит от уровня активности захораниваемых ЖРО. Устьевая обвязка нагнетательных скважин предназначена для выполнения ряда функций, в том числе: подачи ЖРО в скважину, регулирования и контроля напорного давления, расхода нагнетания, сбора протечек и направления их в приемистую емкость для последующего захоронения. Кроме того, конструкция оголовки должна обеспечивать подключение дополнительного насосного оборудования при проведении работ по цементированию скважины и при ее консервации (ликвидации).
Станция нагнетания отходов предназначена для создания необходимого давления для нагнетания ЖРО в пласт-коллектор. Она располагается на территории полигона вблизи контура нагнетания отходов и в зависимости от режима нагнетания и глубины пластаколлектора, используемого для захоронения ЖРО, давление нагнетания может составлять от долей до нескольких мегапаскалей (0,5 – 5,0 МПа).
108
Рис.4.1. Функциональная схема полигона захоронения ЖРО:
1 – цех очистных сооружений; 2 – насосные станции перекачки; 3 – трубопроводы низкого давления; 4 – здание приемных емкостей и насосной станции нагнетания; 5 – трубопровод высокого давления; 6 – нагнетательная скважина; 7 – кон- трольно-наблюдательные скважины; 8 – сбор данных контроля; 9 – администра- тивно-техническое здание; 10 – пласт-коллектор; 11 – отходы в пластеколлекторе; I, II, III, IV – горизонты, используемые в качестве пластов-коллекторов; B, C, D, E – буферные горизонты
109
4.5. Характеристики эксплуатируемых полигонов глубинного захоронения жидких РАО
Внастоящее время на ПЯТЦ эксплуатируются три ПГЗ ЖРО: площадки 18 и 18а на территории СХК, полигон «Северный» на территории ГХК и площадка подземного захоронения ЖРО в НИИАР. За время эксплуатации этих полигонов в глубокие геологические формации закачено около 2,5 млрд. кюри РАО всех категорий активности. Причем на полигоне СХК было закачено около 83 %, на полигоне ГХК – 12%, а на полигоне НИИАР – 5% от всей активности ЖРО, закаченных в глубокие геологические формации.
Внастоящее время в опытной эксплуатации находится ПГЗ ЖРО на Калининской АЭС. На ПГЗ Чепецкого механического завода в подземные хранилища закачиваются нерадиоактивные отходы.
Втабл. 4.3 приведены основные характеристики полигонов захоронения ЖРО вышеуказанных предприятий. Ранее были рассмотрены основные общие характеристики ПГЗ ЖРО, поэтому ниже представлены только характеристики, свойственные конкретным ПГЗ ЖРО.
Существующие ПГЗ ЖРО находятся в эксплуатации более 40 лет, в результате чего получен уникальный опыт захоронения ЖРО в глубокие геологические формации. Создание этих полигонов стало возможным в результате огромного объема научных исследований и экспериментальных работ, в которых участвовали свыше десяти научно-исследовательских организаций и вузов. Для изучения миграции радионуклидов в зоне действия ПГЗ привлекались также иностранные специалисты. Работы по исследованию и моделированию процессов поведения радионуклидов в пластах-коллекторах, особенно вопросов миграции и оценки долговременной безопасности, не прекращаются и в настоящее время.
Анализ безопасности эксплуатации ПГЗ ЖРО на СХК, ГХК и НИИАР позволил государственным комиссиям принять решение о продлении сроков эксплуатации полигонов примерно на 15 лет, фактически до заполнения отходами проектных объемов пластовколлекторов.
110