Материал: Пронкин Обеспечение безопасности хранилисч радиоактивных 2011
4.5.2. Полигон глубинного захоронения жидких отходов «Северный» ГХК
Геологическое строение района размещения ПГЗ ГХК «Северный» имеет много общих черт с геологией района размещения полигона СХК. Однако имеются и существенные различия, связанные со смещением геологических горизонтов, обусловленных верти-
кальным тектоническим экраном. Кроме того область закачки ЖРО в пласты-коллекторы представляет собой впадину.
В результате экспериментальных исследований было установ-
лено, что плоскость тектонического нарушения на участке поли-
гона и в области возможного влияния захоронения представляет собой глинистый экран. Участок возможной взаимосвязи горизонтов опущенного и приподнятого блоков находится в 3-4 км к северу от центра полигона захоронения.
Для захоронения ЖРО используются I и II горизонты, разделенные между собой слабонепроницаемыми горизонтами Б и Г, а от III водоносного горизонта слабопроницаемым глинистым слоем D (табл. 4.5).
Таблица 4.5 Фильтрационные и емкостные свойства пластов-коллекторов
полигона «Северный»
Параметры |
I горизонт |
|
II горизонт |
Глубина залегания, м |
355 – 500 |
|
180 – 280 |
Мощность, м |
55 – 85 |
|
25 – 45 |
Эффективная мощность, м |
25 – 35 |
|
23 – 45 |
Общая пористость |
0,2 – 0,25 |
|
0,3 |
Эффективная пористость |
0,07 |
|
0,08 – 0,12 |
Водопроводимость, м2/сут. |
5 – 40 |
|
20 – 80 |
Коэффициент фильтрации, м/сут. |
0,3 – 1,6 |
|
0,1 – 2,2 |
Солесодержание, г/л |
0,3 |
|
- |
Скорость движения подземных вод, м/год |
|
|
5 - 6 |
Мощность изолирующего горизонта, м |
|
70 - 170 |
|
Коэфф. фильтрации изолир. горизонта, м/сут. |
около 10-4 |
||
Контур отходов, км2 |
около 3,5 |
||
В первый водоносный горизонт (I горизонт-коллектор находится на глубине 355-500 м) закачиваются среднеактивные ЖРО и периодически высокоактивные ЖРО. Во второй водоносный гори-
116
зонт (II горизонт-коллектор находится на глубине 180-280 м) закачиваются низкоактивные ЖРО.
Пласты-коллекторы этих горизонтов обладают высокими сорбционными свойствами по отношению к основным захораниваемым радионуклидам (стронций-90, цезий-137, плутоний-239), обеспечивающими их отставание от жидкой фазы отходов (от несорбируемых компонентов) в 5-10 раз для цезия-137 и стронция-90
и40-100 раз для плутония-239.
Сначала эксплуатации в 1967 г. и по настоящее время в I горизонт было захоронено около 1900 тыс.м3 САО, 234 тыс.м3 – НАО и 73 тыс.м3 - ВАО (одиночными порциями по 1-3 тыс. м3/сутки). Всего 2,2 млн.м3 при проектном (расчетном) объеме 2,3 млн.м3 отходов. Закачка технологических ЖРО в I горизонт осуществляется при давлении до 1,2 МПа. Температура разогрева пласта при закач-
ке ВАО не превышает 50-80°С.
Во II горизонт с 1968 г. захоронено около 3,1 млн.м3 низкоак-
тивных нетехнологических отходов при проектном (расчетном) объеме 4,0 млн.м3. Захоронение осуществлялось с расходом до 600 м3 в сутки при давлениях до 2,0 МПа.
Общий объем захороненных ЖРО на полигоне "Северный" составляет около 5,3 млн.м3 с суммарной активностью около 260 млн.Ки.
Было установлено, что ограниченная площадь коллекторских горизонтов, и особенно I горизонта, снижает фильтрационные свойства структуры пластов и затрудняет перераспределение пластовых давлений развиваемых в процессе захоронений. Для снижения этих эффектов требуется значительное повышение давления нагнетания. В связи с этим, одновременно с нагнетанием отходов (при необходимости) осуществляется разгрузка пласта-коллектора путем откачки подземных вод через разгрузочные скважины, удаленные от нагнетательных скважин.
Для нагнетания ЖРО в I горизонт используется семь нагнетательных скважин и четыре – во II горизонт. Расстояние между скважинами примерно 200 м. Разгрузочные скважины I горизонта расположены на расстоянии около 1 км от нагнетательных скважин
– в направлении, противоположном естественному движению подземных вод.
117
Между нагнетательными и разгрузочными контурами имеется 46 наблюдательных скважин для контроля I, II и III горизонтов. За пределами полигона размешены 42 наблюдательных скважины. Количество наблюдательных и нагнетательных скважин со временем изменяется, так как например, наблюдательные скважины могут переоборудоваться в нагнетательные и наоборот.
Особенность контроля миграции загрязненных подземных вод в зоне ПГЗ «Северный» в отличие от полигона СХК состоит в следующем. Вблизи полигона «Северный» нет водозаборов (отсутствуют водопользователи) и это упрощает контроль, так как отсутствует реальная опасность заражения питьевой воды. С другой стороны, существование прибрежного тектонического нарушения, находящегося в непосредственной близости от нагнетательных скважин и области захоронения ЖРО, контактирование водоносных комплексов приподнятого блока с долиной реки Енисей вызвали необходимость усиления контроля в области тектонического нарушения с целью предупреждения загрязнения окружающей среды. Многолетние наблюдения за перемещением подземных вод подтвердили изолирующую способность тектонического нарушения. Тем не менее, в связи с выдвигаемой в последнее время гипотезой об активизации современных тектонических процессов, на полигоне была запущена постоянно действующая система сейсмического контроля, включающая 12 пунктов измерения, которые регистрируют параметры сейсмических полей. До настоящего времени никаких изменений в характере сейсмичности региона обнаружено не было.
Моделирование потоков подземных вод I горизонта, выполненное ВНИПИпромтехнологии, предполагает продвижение контура отходов жидкой фазы с момента полного заполнения горизонта до долины реки Тель (область разгрузки) в течение 900-1000 лет.
В соответствии с данными контрольных наблюдений после 40 лет захоронения отходов их компоненты находятся в пределах первоначальных проектных границ хранилища и горного отвода недр. Для хранилища I горизонта в южном направлении компоненты отходов не достигли разгрузочных скважин, расположенных на расстоянии около 1000 м от нагнетательных, в северном направлении находятся на расстоянии 400-500 метров. Площадь фактического контура распространения РАО составляет порядка 1,9 км2 (при
118
проектной площади 6,5 км2). Для хранилища II горизонта в южном направлении компоненты отходов отмечены на расстоянии 500 м, в северном направлении – на расстоянии 600-700 м. Площадь фактического контура распространения РАО –3,0 км2 (при проектной площади 6,5 км2).
Опыт многолетней эксплуатации (более 30 лет) показал, что фактические величины коллекторских горизонтов I и II значительно выше их расчетных значений. В настоящее время ЖРО занимают 26 – 40% от объема в обоих пластах-коллекторах и всего 4,5 – 6,7 % от горного отвода.
4.5.3. Полигон (площадка) глубинного захоронения жидких отходов НИИАР
Полигон глубинного захоронения НИИАР или опытнопромышленный полигон (ОПП) захоронения нетехнологических отходов НИИАР находится на территории предприятия в непосредственной близости от цеха очистных сооружений, в которых происходит подготовка ЖРО к захоронению. На полигоне имеется 5 нагнетательных и 32 наблюдательных скважины.
ОПП предназначен для закачки НАО и САО всех образуемых на предприятии ЖРО. Это растворы от дезактивации оборудования, помещений, спецодежды, душевые воды санпропускников, сбросы контурных вод и бассейнов выдержки топлива. В отходах содержатся радионуклиды цезия, стронция, рутения, циркония и редкоземельных металлов.
Для захоронения ЖРО используются два водоносных комплекса. Эти водоносные комплексы (зоны) в вертикальной проекции представляют собой слоистые горизонты, в которых слабопроницаемые слои чередуются с проницаемыми слоями. Первый водоносный комплекс залегает на глубине 1440 – 1500 м и имеет мощность до 80 м (III проницаемая зона). Второй – на глубине 1130 – 1410 м и имеет мощность 300 м (IV проницаемая зона). Эти комплексы изолированы глинистыми породами мощностью около 45 – 50 м. В последнее время в качестве основной зоны используется IV проницаемая зона, а III зона – в качестве резервной. Выше III и IV зон расположен малопроницаемый горизонт, еще выше залегают V и VI проницаемые зоны, играющие роль буферных зон. В табл. 4.6
119
приведены фильтрационные и емкостные свойства пластовколлекторов ОПП НИИАР.
Особенностью коллекторских горизонтов является высокий уровень содержания солей: 205 – 260 г/л по сравнению с уровнем солесодержания для коллекторских горизонтов СХК и ГХК, составляющего примерно 0,3 г/л. Токсичность этих природных рассолов, относящихся к хлоридно-натриевому типу по отношению к ПДК в питьевой воде, сравнима с токсичностью закачиваемых НАО. Причем токсичность последних уменьшается постоянно вследствие естественного распада радионуклидов.
Таблица 4.6
Фильтрационные и емкостные свойства пластов-коллекторов ОПП НИИАР
Параметры |
III проницаемая |
|
IV проницаемая |
|
зона |
|
зона |
Глубина залегания, м |
1440 –1500 |
|
1130 – 1410 |
Мощность, м |
45 |
|
320 |
Эффективная мощность, м |
35 |
|
80 |
Общая пористость |
0,14 |
|
0,01 – 0,26 |
Эффективная пористость |
0,06 |
|
0,02 |
Водопроводимость, м2/сут. |
35 |
|
6 |
Коэффициент фильтрации, м/сут. |
1,0 (рассол) |
|
0,1 |
Напор над кровлей, м |
1585 – 1650 |
|
1250 – 1280 |
Солесодержание вод, г/л |
230 – 260 |
|
205 – 220 |
Скорость движения подземных вод |
Единицы сантиметров в год |
||
Мощность изолирующего горизонта, м |
|
45 |
|
Коэффициент фильтрации |
10-3 – 10-5 |
||
изолирующего горизонта, м/сут. |
|
|
|
Радиус контура отходов, км |
2,5 – 3,0 |
||
К особенности этого региона захоронения ЖРО следует отнести низкую сейсмичность. Кроме того, в геологическом строении не обнаружены нарушения разрывного характера пластов и, как показали исследования, отсутствуют предпосылки таких нарушений. Изолирующая способность района полигона подтверждена наличием в 6-8 км к югу от полигона нефтяных месторождений, которые до настоящего времени не проявили себя и не оказали влияния на окружающую среду.
Эксплуатация ОПП началось с введения в эксплуатацию в 1966 году опытной установки для удаления НАО. В настоящее время в
120