Технологии

1 апреля 201341

СБД: безопасная эксплуатация и надежное захоронение

Рис. 1. Могильник СБД в постэксплуатационном периоде (после завершения загрузки РАО в полном объеме)

С учетом новых более жестких требований к безопасности объектов изоляции РАО разработан принципиально новый тип хранилища высокой геоэкологической надежности – вертикальная скважина большого диаметра (СБД). При консервации скважин состав буферного материала, которым заполняются внутренние пустоты, может быть подобран так, чтобы в сочетании с другими инженерными барьерами полностью исключить миграцию радионуклидов за пределы хранилища в течение времени, необходимого для снижения активности до безопасного уровня.

Одним из основных преимуществ таких хранилищ является развитие по вертикали, в основном, в подземном пространстве, что позволяет более эффективно использовать площадь поверхности полигонов для хранения и захоронения РАО. Коэффициент использования поверхности (отношение площади поверхности, занимаемой хранилищем, к объему размещаемых в нем РАО) в зависимости от диаметра скважины увеличивается в 2,5-4 раза.

На Сергиево-Посадском полигоне ГУП МосНПО «Радон» сооружены две скважины внутренним диаметром 1,5 м и глубиной 40 м с целью оценить в промышленных условиях надежность хранения РАО, герметичность сооружения, состояние отходов и контейнеров (бочек), работоспособность и надежность системы георадиомониторинга.

В октябре 2003 года хранилище СБД-2 было загружено цементированными РАО низкой и средней активности, размещенными в 36 стандартных металлических бочках емкостью 200 л, с суммарной активностью 3,74*10⁷ Бк. В мае 2006 года в хранилище СБД-1 загружено 90 бочек с такими же РАО с суммарной активностью 3,43*10¹¹ Бк.

Геоэкологическая безопасность

Высокая экологическая безопасность хранилищ скважинного типа базируется на принципе многобарьерности, исключающим (или предельно ограничивающим) миграцию радионуклидов в окружающую среду.

С учетом того, что СБД располагаются в глинистых моренных отложениях с низкими фильтрационными характеристиками, вмещающий массив горных пород является естественным защитным барьером – основным в многобарьерной системе защиты.

При бурении скважин одновременно создаются основные инженерные барьеры:

• глинистая корка на стенках скважины, образующаяся  в процессе циркуляции бурового раствора (как правило, она обладает хорошими гидроизолирующими и сорбционными свойствами);
• стальная обсадная колонна, которая является несущим элементом и  одновременно изолирует внутреннее пространство хранилища от окружающего горного массива;
• затрубная цементация (заполнение зазора между обсадной колонной и стенкой скважины бентонито-цементным раствором).

Кроме того, инженерным барьером является цементная матрица, вмещающая РАО, и стенки контейнера. Совокупность перечисленных выше барьеров создает очень надежную глубоко эшелонированную защиту окружающей природной среды.

В устья скважин СБД-1 и СБД-2 после их загрузки ниже зоны промерзания (около 2,5 м) были установлены теплоизолирующие пробки, после чего уже через пять-семь суток в хранилищах установился особый микроклимат, характеризующийся отсутствием отрицательных температур независимо от температуры на поверхности. Минимальная температура в хранилище СБД-2 под пробкой (+2^oС) за все время наблюдений была зафиксирована в феврале 2006 года при длительной отрицательной температуре воздуха на поверхности (–32^oС). В этих условиях цементные матрицы, вмещающие РАО, не подвергаются разрушению под воздействием знакопеременных температурных нагрузок, сохраняя защитные свойства.

Не выявлено устойчивых существенных различий в показателях влажности воздуха внутри скважин-хранилищ и на поверхности.

В хранилищах отсутствует вода, что свидетельствует о герметичности обсадных колонн [1]. Экспресс-анализ скорости коррозии обсадной колонны СБД-2 на образцах, размещенных на разных глубинах в 2002 году и извлеченных для исследования в 2010 году, показал, что срок службы обсадной колонны без потери герметичности и несущей способности может составить около 90 лет.

Замеры по всей глубине хранилища в наблюдательных каналах, расположенных вплотную к наружной поверхности обсадной трубы СБД-2, показали, что дозы γ-излучения не превышают фоновых значений.

Таким образом, анализ конструктивных особенностей скважин-хранилищ, многобарьерной системы защиты и автоматизированной системы георадиомониторинга позволяет оценить эти сооружения как высоконадежные и безопасные для окружающей среды, отвечающие современным рекомендациям МАГАТЭ.

Консервация

Жизненный цикл скважин-могильников делится на несколько периодов:

• эксплуатационный (от начала строительства до окончания загрузки РАО в полном объеме);
• постэксплуатационный (упаковки РАО содержатся в режиме хранения для исследования процесса естественного изменения защитных свойств барьеров и подтверждения проектных критериев безопасности);
• консервация.

Последний период включает вывод из эксплуатации системы георадиомониторига и поддерживающих ее систем, удаление временных элементов, использовавшихся на этапе загрузки и в постэкспл