Вісник НАН України. 2017. № 7.25-36
https://doi.org/10.15407/visn2017.07.024
ШЕХУНОВА Стелла Борисівна —
член-кореспондент НАН України, заступник директора Інституту геологічних наук НАН України
ГЕОЛОГО-ГЕОФІЗИЧНІ ПРОБЛЕМИ ГЛИБИННОЇ ІЗОЛЯЦІЇ РАДІОАКТИВНИХ ВІДХОДІВ
За матеріалами наукової доповіді на засіданні Президії НАН України 19 квітня 2017 року
Розглянуто сучасний стан та проблемні питання геолого-геофізичного обґрунтування створення геологічного сховища радіоактивних відходів в Україні. Проаналізовано міжнародний і національний досвід, останні результати з вибору та оцінки перспективних ділянок для подальших робіт з визначення майданчика для сховища радіоактивних відходів у кристалічних породах Чорнобильської зони відчуження і на прилеглих територіях. Для зменшення негативних наслідків відтермінування початку геолого-геофізичних робіт з вибору перспективного майданчика для глибинного геологічного сховища радіоактивних відходів запропоновано створити Міжвідомчу науково-методичну раду з геологічних проблем ізоляції радіоактивних та інших небезпечних відходів у надрах, що сприятиме координації робіт, розвитку національних досліджень відповідно до міжнародних зобов’язань України.
Ключові слова: радіоактивні відходи, токсичні відходи, глибинне геологічне сховище, ізоляція відходів.
Вступ
Класичний ланцюг поводження з радіоактивними відходами (РАВ), зокрема в ядерному паливному циклі, розпочинається в геологічному середовищі з видобутку сировини і закінчується в геологічному середовищі, в яке вони видаляються. Радіоактивні відходи в Україні утворюються в процесі видобування та переробки уранових руд, виробництва електричної енергії на атомних електростанціях, у результаті використання радіоізотопів у медицині, промисловості, науці, функціонування дослідницьких ядерних установок тощо, проте найбільші об’єми РАВ сформувалися внаслідок чорнобильської катастрофи. Проблемам, пов’язаним з останньою ланкою в ланцюзі поводження з радіоактивними відходами, а саме надійній ізоляції їх від біосфери, і присвячено цей матеріал.
Різні типи сховищ призначені для ізоляції різних класів радіоактивних відходів (рис. 1), які поділяються за своєю активністю на такі [1–5]:
- надзвичайно низькоактивні відходи (ННАВ), поводження з якими не потребує контролю;
- дуже низькоактивні відходи (ДНАВ) з періодом потенційної небезпечності до 100 років, мають зберігатися в поверхневих сховищах, без складних систем ізоляції від біосфери;
- низькоактивні відходи (НАВ) з періодом потенційної небезпечності до 300 років, мають зберігатися в приповерхневих та/або наземних сховищах з інженерними бар’єрами;
- середньоактивні відходи (САВ) з періодом потенційної небезпечності до 10 тис. років, для ізоляції яких використовують сховища геологічного типу на проміжній глибині та інженерні бар’єри;
- високоактивні відходи (ВАВ) з періодом потенційної небезпечності понад 10 тис. років, ізоляція яких повинна здійснюватися у глибинних геологічних сховищах з системою інженерних бар’єрів.
Розподіл РАВ в Україні за можливістю їх захоронення у сховищах різних типів наведено на рис. 2. Середньо- та високоактивні відходи і відпрацьоване ядерне паливо (ВЯП), яке розглядають як відходи, якщо воно не підлягає переробленню (наприклад, відпрацьовані паливні елементи реакторів РБМК) або потребує зберігання до впровадження відповідної технології переробки, необхідно ізолювати від біосфери на інтервали часу від десятків тисяч до мільйонів років, які за своїми масштабами є геологічними. В Україні САВ і ВАВ становлять лише 3% усіх РАВ за об’ємом, але за активністю — це 99,9%. Тому для зберігання таких відходів створюють підземні сховища геологічного типу з метою використання бар’єрного потенціалу геологічних утворень. Масообмін у літосфері на стабільних ділянках земної кори (щити, платформи), не ускладнених розривними порушеннями, а відтак, і зонами підвищеної проникності, в сотні тисяч разів повільніший за масообмін в атмосфері, гідросфері та педосфері, що має забезпечити ізоляційні властивості сховища в геологічних інтервалах часу.
Типи та конструктивні особливості сховищ геологічного типу
Залежно від геологічних умов, характеристик РАВ і конструктивних особливостей сховища розміщення його основної частини може проектуватися на глибинах від 200–400 м (для шахтних сховищ) до 3–5 км (для сховищ свердловинного типу) (рис. 1).
У світі зараз є лише одне ліцензоване сховище геологічного типу для довгоіснуючих трансуранових відходів — це об’єкт WIPP (Waste Isolation Pilot Plant) у США. Воно споруджене з нульового циклу як геологічне сховище шахтного типу для відходів військового походженн і ще у квітні 1999 р. прийняло на зберігання першу промислову партію відходів. WIPP знаходиться на південному сході штату Нью-Мексико. Саме сховище розташоване у відкладах кам’яної солі формації Саладо, яка має потужність до 700 м (рис. 3). Робочий простір має вісім тунелів, кожний з сімома камерами для відходів, на глибині 600 м. Повна проектна потужність сховища передбачає ізоляцію 175 тис. м3 відходів [6].
Над обґрунтуванням безпеки сховищ свердловинного типу в 1990-х роках у США працювали на замовлення Департаменту енергетики з метою ізоляції залишків плутонію, потім дослідження продовжили у Шеффілдському університеті (Велика Британія), Массачусетському технологічному інституті (США) та в Сандійських національних лабораторіях Міністерства енергетики США [7].