Опытно-промышленный объект для захоронения радиоактивных отходов на архипелаге Новая Земля.

Технико-экономическое обоснование строительства опытно-промышленного объекта (ОПО) для подземной изоляции РАО, образующихся при эксплуатации атомных флотов арктического региона, разработано институтом ВНИПИпромтехнологии Минатома РФ. Из двух возможных вариантов изоляции РАО – долговременное хранение и захоронение – выбран метод подземного захоронения в условиях многолетнемерзлых горных пород. В работах ВНИПИпромтехнологии, опубликованных в период с 1994 по 2001 гг., наблюдается объективно оправданная эволюция принципиальных технических и конструктивных решений ОПО. Поэтому остановимся на описании этих решений в одной из последних работ, опубликованной в 2001 г.

Опытно-промышленный объект предназначен для захоронения твердых и отвержденных РАО низкого и среднего уровня активности, образующихся в Мурманской и Архангельской областях, и исследования возможности долговременного хранения не подлежащего переработке ОЯТ. Местом размещения такого объекта был выбрана площадка в 15 км от берега моря, северо-восточнее губы Башмачная Южного острова архипелага Новая Земля. Многолетнемерзлые породы имеют сплошное распространение по площади и сливающиеся по глубине. Мощность толщи многолетнемерзлых пород не менее 350 м. По строению и гидрогеологическим условиям породы в верхней части разреза являются мерзлыми, ниже морозными; межмерзлотные и внутримерзлотные воды отсутствуют. Глубина сезонного оттаивания составляет от 0,5 до 2 м. Среднегодовая температура пород на границе зоны годовых нулевых амплитуд составляет –4 ^оС.

На опытно-промышленном объекте предусматриваются следующие типы подземных сооружений:

- вертикальные шахтные стволы-могильники диаметром до 8 м в свету, глубиной до 90 м (для захоронения РАО);

- вертикальные многоканальные скважины – долговременные хранилища глубиной до 80 м (для не подлежащего переработке ОЯТ).

В качестве иллюстрации на рис. 13 приведено схематичное представление шахтного ствола-могильника для захоронения РАО. Общекомпоновочные параметры для рабочей площадки опытно-промышленного объекта определены из следующих решений:

- расстояние по осям между шахтными стволами – 50 м;

- расстояние по осям между скважинами для ОЯТ – 50 м.

Необходимая площадь полигона для непосредственного размещения выработок оценивается в 13,5 га, в том числе для шахтных стволов – 6,5 га, для скважин долговременного хранения ОЯТ – 7 га.

Приведем некоторые технико-экономические показатели опытно-промышленного объекта в части захоронения РАО:

- срок строительства пускового комплекса – не более 36 мес.;

- стоимость строительства пускового комплекса составляет 95,4 млн. руб. в ценах 1991 г., а в ценах I квартала 2000 г. – 1548 млн. руб.;

- общее количество РАО, поступающих на захоронение, - 50000 м³ (с перспективой на расширение до 100000 м³ и более);

- годовые эксплуатационные затраты – 179,013 млн. руб. (в пусковой период) и 233,168 млн. руб. в последующие годы);

- себестоимость захоронения 1 м³ РАО – 71605 руб. (в пусковой период) и 46634 руб. (в последующие годы).

Следует отметить, что концепция обеспечения экологической безопасности при подземной изоляции РАО в многолетнемерзлых породах базируется на следующем основном положении:

- если рабочий блок многолетнемерзлых пород является криогенным водоупором, а глубина размещения рабочего объема для изоляции РАО выбрана достаточной для исключения влияния на него сезонного протаивания и мерзлотно-геологических процессов, то необходимым и достаточным условием практического исключения выноса радионуклидов за пределы рабочего объема могильника в течение всего срока потенциальной опасности изолируемых РАО является превышение времени естественного восстановления криогенного водоупора, нарушенного вокруг рабочего объема могильника в процессе его создания и (или) под воздействием тепловыделения размещенных в нем РАО.

По существу, концепция захоронения РАО в многолетнемерзлых породах базируется на предположении о стабильности таких пород как контайнмента радиоактивности, содержащейся в РАО и ОЯТ.

При рассмотрении альтернативных вариантов мест размещения могильников РАО фактору геологических условий должна придаваться наивысшая значимость, поскольку на этапе выбора места только эти условия обеспечивают биосфере безопасность, которая является доминирующей целью проектов захоронения. Объективная и достоверная оценка пригодности геологических условий – ключевая процедура в процессе выбора места. При этом аргументы, используемые в такой оценке, должны быть понятными и приемлемыми как для лиц, принимающих решение о месте, так и для лиц, представляющих общественные движения и другие заинтересованные стороны.

Очевидно, что решение о пригодности места размещения могильника должно приниматься с учетом влияния многочисленных факторов. Применительно к объекту захоронения РАО в многолетнемерзлых порода одним из основных факторов является возможное изменение климатических условий на площадке размещения объекта в течение, по крайней мере, периода потенциальной опасности РАО.

Специалистами института океанологии РАН было выполнены исследования по прогнозу развития природных условий при двух основных климатических сценариях – минимальном, который назван «природным», и среднем, названном как «обычная практика». Согласно «природному сценарию» прогнозируется, что в Арктике к концу будущего столетия произойдет повышение среднегодовой температуры воздуха на величину до 4 ^оС на фоне общепланетарного повышения температуры до 2 ^оС. Согласно сценарию «обычная практика» температура в Арктике должна повысится на 3 - 8 ^оС. Потепление климата должно привести к изменению природной обстановки, в первую очередь, на обширных пространствах арктического побережья России и на шельфовых островах.

В рамках международного проекта по программе ТАСИС специалистами Горного института КНЦ РАН совместно с западноевропейскими партнерами была выполнена оценка пригодности площадки на архипелаге Новая Земля с точки зрения долговременной стабильности многолетнемерзлых пород. За основу был принят консервативный прогноз Hadley Centre's Global Climate Models, согласно которому ожидается рост глобальной температуры до 2250 года, в частности, на 4 °C в течение первых 100 лет. На основе расчетов в предположении постоянства температуры на уровне +4°C после 2100 г. было показано, что мощность многолетнемерзлых пород в течение следующих пятисот лет может быть значительно снижена. Кроме того, предполагается, что качество многолетнемерзлых пород будет становиться менее подходящим для захоронения радиоактивных отходов, поскольку не замерзшая или частично замерзшая вмещающая порода не в состоянии выполнять необходимую для этого функцию, а именно:

- изолировать отходы от геосферы и биосферы и обеспечивать их защиту от внешних воздействий и процессов на или около поверхности;

- обеспечивать благоприятные и стабильные механические, химические и гидрогеологические условия для инженерных барьеров;

- ограничивать количество подземных вод, контактирующих с закладочным материалом и упаковками с отходами.

Таким образом, результаты выполненных исследований выявили недостаточную обоснованность стабильности многолетнемерзлых пород в условиях прогнозируемого глобального потепления климата. В настоящее время работы по проекту опытно-промышленного объекта по захоронению РАО на архипелаге Новая Земля приостановлены.