Главная страница
Сведения об авторах

ПРИПОВЕРХНОСТНЫЕ ХРАНИЛИЩА-МОГИЛЬНИКИ ДЛЯ РАДИОАКТИВНЫХ И ТОКСИЧНЫХ ОТХОДОВ

Кретинин А. А., Научно-технический центр комплексного обращения с радиоактивными отходами Министерства Украины по вопросам чрезвычайных ситуаций и по делам защиты населения от последствий Чернобыльской катастрофы, Желтые Воды, Днепропетровская обл., Украина

В системе обращения с радиоактивными отходами (РАО) Украины накоплен определенный опыт проектирования, строительства и эксплуатации сооружений для захоронения РАО, который будет полезен и для других сфер обращения с промышленными отходами.
Принятые в докладе наименования и сокращения таковы: ПЗРО — пункт захоронения радиоактивных отходов; ЦПЗ «Вектор» — Центр переработки и захоронения отходов, сооружаемый в Чернобыльской зоне отчуждения; ПСОД — пункт сбора (захоронения) отходов дезактивации территорий (населенных пунктов) вне зоны отчуждения ЧАЭС.
Эксплуатируемый ПЗРО «Буряковка»
ПЗРО «Буряковка» был запроектирован Ленинградским институтом ВНИПИЭТ на основе действовавших в бывшем СССР типовых проектов приповерхностных хранилищ для радиоактивных отходов I группы (соответственно СПОРО-85) и принят к эксплуатации в феврале 1987 г.
Хранилище расположено на площадке размером 1200 х 700 м, где размещается 30 траншей. Емкость одной траншеи составляет 20—25 тыс. м³. Кроме траншей на территории хранилища временно сохраняются металлические РАО (загрязненная радионуклидами техника).
Конструкция элементов хранилища (рис. 1) определена с учетом свойств инженерных защитных барьеров (экранов) и геологической среды, способной сорбировать радионуклиды (РН).

Рис. 1. Конструктивные элементы (поперечный разрез траншеи) ПЗРО «Буряковка»

Общая толщина грунтового покрытия над РАО определялась расчетом, исходя из максимально допустимой мощности гамма-излучения — 30 мк/ч на поверхности хранилища. Мощность нижнего глиняного экрана обоснована, исходя из недопущения выхода РН за границы хранилища в период изоляции РАО от окружающей природной среды (300 лет).
Характеристика территории расположения ПЗРО отвечает требованиям СПОРО-85:
— геологические и гидрогеологические условия имеют достаточно высокие защитные свойства по отношению к удержанию радиоактивного загрязнения;
— открытые водоемы находятся на значительном расстоянии от хранилища;
— современные геологические процессы, которые протекают в границах ПЗРО, существенного значения не имеют;
— ПЗРО расположен в Чернобыльской зоне отчуждения, неперспективной для размещения населенных пунктов и промышленных предприятий.
В ПЗРО «Буряковка» поступают непереработанные РАО чернобыльского происхождения: строительные конструкции, металлолом, фрагменты железобетона, радиоактивный грунт, щебень и т. п. Ресурс хранилища при достигнутых темпах поступления РАО (~40 тыс. м³ в год) практически исчерпан. Поэтому на основании Постановления КМУ от 29 апреля 1996 г. № 480 принято решение о реконструкции ПЗРО «Буряковка», что позволит (с введением в эксплуатацию хранилищ межтраншейного типа) принять дополнительно 120 тыс. м³ РАО.
Новое хранилище представляет собой поверхностную траншею, размещенную между двумя смежными, заполненными РАО существующего ПЗРО (рис. 2).

Рис. 2. Схема проектируемого хранилища:
а — поперечный разрез хранилища; б — система дренажа и гидроизоляции

Характерной особенностью хранилища является формирование уклонов в днище траншеи. Создание этих уклонов вызвано необходимостью сбора атмосферных осадков, которые неизбежно будут скапливаться на дне траншеи в период его заполнения РАО. Уклон формируется таким образом, что вся вода собирается в предназначенном месте и удаляется дренажной системой за пределы хранилища.
За счет уклона дна траншеи осуществляется более эффективный вынос атмосферных осадков в дренажную систему, при этом исключается образование обводненных участков в районе уже складированных РАО. Это обстоятельство существенно, так как хранилище будет заполняться продолжительное время.
С целью исключения попадания атмосферных осадков в середину хранилища в послеэксплуатационный период сверху уплотненных РАО устраивается гидроизоляционный экран, который представляет собой многослойный барьер и состоит:
— из слоя глины мощностью 0,5 м;
— слоя местного грунта (песок или супесь) мощностью 0,5 м;
— растительного слоя мощностью 0,2 м.
В каждой траншее верхний гидроизоляционный и нижний противофильтрационный экраны соединяются по периметру, создавая таким образом вокруг массива РАО цельную герметическую оболочку («замок»), которая изолирует их от атмосферных осадков и дренажных вод. Параметры траншеи (хранилища):
• длина —155,2 м;
• ширина — 88,0 м;
• высота — 9,7 м;
• толщина верхнего гидроизоляционного экрана — 1,2 м;
• толщина нижнего противофильтрационного экрана — 1,0 м;
• боковые уклоны: по длине — 1:10; по торцам —1:4.
Технологическая схема обращения с отходами на ПЗРО следующая:
— прием РАО (включает взвешивание, оформление документов, учет РАО, радиационный контроль);
— транспортировка к месту захоронения и разгрузка РАО;
— захоронение РАО;
— мониторинг окружающей среды.
Расчеты текущего и потенциального облучения, проведенные в соответствии с требованиями НРБУ-97/Д-2000, показали, что уровень годовой эффективной дозы текущего облучения критической группы населения при нормальном функционировании хранилища до и после истечения нормативного трехсотлетнего периода не превысит допустимой величины 0,01 мЗв/год.
Сооружаемый ЦПЗ «Вектор»
Систематизируя имеющийся в Украине и за рубежом опыт, можно подразделить приповерхностные хранилища РАО на две подгруппы:
А — расположенные выше естественного уровня рельефа (с учетом подготовки площадки: удаления грунтового слоя, проведения подсыпок и т. п.);
Б — размещенные ниже уровня земной поверхности в границах зоны аэрации.
Характеристики наиболее распространенных типов этих хранилищ показаны в табл.1.

Таблица 1

Характеристика хранилищ РАО

В табл. 2 дана экспертная оценка рассмотренных типов хранилищ и способов размещения в них РАО, проведенная по пятибалльной системе с учетом факторов, обеспечивающих как безопасность, так и экономичность хранения РАО.

Таблица 2

Экспертная оценка конструкций хранилищ РАО

Задача создания хранилища РАО решается методами горных технологий, включающих сооружение больших котлованов, использование землеройной техники, укрепление откосов насыпных сооружений, отвода вод и т. п. Захоронение РАО в ЦПЗ предполагается в приведенных ниже типах хранилищ (табл. 3).

Таблица 3

Характеристики хранилищ в ЦПЗ

Комплекс (контейнер, заполнитель, железобетонные секции) должен иметь достаточную внутреннюю безопасность, механическую прочность и устойчивость сооружений как минимум на период 300 лет.
В ЦПЗ предусматривается поступление в первую очередь тех РАО, которые хранятся в настоящее время с нарушениями нормативных требований, а также вновь образующихся отходов в результате деятельности ядерной энергетики, промышленности, научных, медицинских и других учреждений и организаций.
По принятой схеме обращения с РАО в стране поставщиками РАО на ЦПЗ являются следующие предприятия и объекты: ГСП «Комплекс»; объект «Укрытие»; ПО ЧАЭС; УкрГО «Радон»; АЭС Украины. Всего ожидается принять на ЦПЗ для захоронения и хранения около 2,5 млн м³ твердых РАО, в т. ч. содержащих долгоживущие радионуклиды. Кроме вышеуказанных РАО, в ЦПЗ предусматривается прием на хранение части высокоактивных отходов объекта «Укрытие» и отработанных источников ионизирующего излучения, передаваемых из комбинатов УкрГО «Радон».
Реализованные проекты ПСОД вне зоны отчуждения ЧАЭС Существующие ПСОД по своему происхождению и конструкции разделяются: — на хранилища, которые сооружены и законсервированы по разработкам Штаба ГО бывшего СССР в чрезвычайной аварийной обстановке (в 1986—89 гг.) без проектной документации с нарушением требований СПОРО-85 по размещению хранилищ радиоактивных отходов. По конструктивным характеристикам это траншея, котлован или отработанный карьер глубиной до 4 м, заполненный отходами дезактивации; поверхность хранилищ спланирована и обвалована защитным экраном;
— хранилища — пункты сбора отходов дезактивации (ПСОД), которые сооружены в период после 1992 г., по проектной документации НТЦ КОРО.
При создании новых конструкций ПСОД и, в частности, расчете инженерных барьеров как основного их элемента за базу принимается условие полного распада ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr, составляющих основную часть РН в складируемых отходах, до безопасных величин за время, необходимое им (РН) для преодоления защитных инженерных барьеров.
Анализ территорий, на которых осуществляется строительство ПСОД, позволил принять глубину залегания уровня грунтовых вод, литологию и связанные с нею фильтрационные характеристики слагающих основание ПСОД грунтов как основные признаки классификации природных условий.
В конструктивном исполнении основными элементами ПСОД являются:
— чаша, образуемая рытьем котлована (при уровне грунтовых вод более 4 м от его дна) или отсыпкой на спланированной площадке дамб обваловки (при уровне грунтовых вод менее 4 м);
— противофильтрационный экран по дну и внутренним склонам чаши;
— многослойный гидроизоляционный экран, перекрывающий заполненную отходами дезактивации чашу секции и предотвращающий поступление внутрь секции атмосферных осадков.
Гидроизоляционный экран включает в себя (снизу вверх):
— газодренажный слой из крупнозернистого песка (гравия, отсева, щебня) для отвода образующихся при гниении органики газов. Мощность слоя — 0,5 м в центре и сходит на нет на периферии. В замке слоя укладывается керамическая дренажная труба. Этот слой выполняет также функции капилляропрерывающего и противоинтрузионного;
— гидроизоляционный слой мощностью 0,5 м из глинистого материала с коэффициентом фильтрации не более 0,003 м/сут, укладываемый послойно и предотвращающий поступление дождевых и талых вод внутрь секции ПСОД;
— дренажный слой (0,3 м) из крупнозернистого песка (отсева, гравия) с коэффициентом фильтрации не менее 5 м/сут для отвода атмосферных осадков с поверхности секции ПСОД, который выполняет также роль капилляропрерывающего и противоинтрузионного слоя. В этот слой выводятся концы газодренажной трубы;
— почвенный слой (0,3 м) создается из снятого ранее грунта при подготовке площадки. Для предотвращения эрозии проводится посев многолетних трав.
Выделены два основных типа секций ПСОД.
Тип І — приповерхностный, для складирования отходов дезактивации в супесях и песках (коэффициент фильтрации более 0,1 м/сут) при уровне грунтовых вод более 4 м относительно подошвы секции.
Конструктивно секции ПСОД выполняются в следующем виде:
— котлован глубиной до 3,5 м;
— противофильтрационный экран из глины и суглинка;
— верхний многослойный гидроизоляционный экран.
Тип 2 — поверхностный, уровень грунтовых вод 1,5—4,0 м от дневной поверхности. Основание — пески, супеси, подстилаемые суглинками или глинами. Коэффициент фильтрации более 0,1 м/сут.
Конструкция секции ПСОД состоит:
— из чаши, образуемой отсыпкой дамб обваловывания из местного грунта на предварительно спланированной площадке;
— противофильтрационного экрана из глины или суглинка;
— верхнего многослойного гидроизоляционного экрана;
— водоотводной канавы, обеспечивающей сбор стока воды с поверхности секции и предотвращающей аварийный подъем уровня грунтовых вод в период интенсивных атмосферных осадков.
Унифицированные элементы и конструкции вышеописанных хранилищ нашли практическое применение при проектировании сооружения ПСОД в Киевской, Житомирской и Черниговской областях. Размещение площадок ПСОД привязывалось к реальным инженерно-геологическим и гидрогеологическим условиям.
ПСОД являются технически сложными, трудоемкими и дорогостоящими объектами строительства. Такие сооружения следует применять на территориях с неблагоприятными характеристиками подстилающих грунтов и для захоронения вторичных отходов, которые образуются после переработки с целью сокращения объемов захоронения отходов и уменьшения площади отводимых под строительство ПСОД земель.

SUBSURFACE DEPOSITORIES AND BURIAL GROUNDS FOR RADIOACTIVE AND TOXIC WASTES

Kretinin А. А., Scientific and Technical Center of Radioactive Waste Management, Ministry of Emergencies & Affairs of Population Protection from Consequences of Chornobyl Catastrophe of Ukraine, Zhovti Vody, Dniepropetrovsk Oblast, Ukraine

Significant and useful experience has been accumulated in Ukraine in planning, developing and operating storage facilities for radioactive wastes. This experience can be successfully applied to other types of industrial wastes.

Главная страница

Сведения об авторах

Кретинин Александр Анатольевич, канд. техн. наук, директор, Научно-технический центр комплексного обращения с радиоактивными отходами (НТЦ КОРО), ул. Петровского, 37, Желтые Воды, Днепропетровская обл., 52200, Украина. Тел./факс (05652) 2-68-24. Е-mail

© Независимое агентство экологической информации

Последние изменения внесены 10.07.07