Касимов А.М. и др. Современные проблемы и решения в системе управления опасными отходами

Подождите немного. Документ загружается.

- 201 -

ОНСА (бетон, железобетон, литой камень, нержавеющая сталь), обладают

рядом серьезных недостатков, не позволяющих обеспечить изоляцию РАО

в течение установленного срока. Среди этих недостатков основными

являются водопроницаемость, низкая атмосферная и химическая

стойкость.

На рис. 3.25-3.28 приведены фотографии объекта «Укрытие» над

разрушенным 4–м блоком Чернобыльской АЭС и результаты разрушений

в момент катастрофы [2]. На рис. 3.29 и 3.30 и в табл. 3.14-3.16 приведены

результаты исследований по оценке влияния «мокрой» консервации

угольных шахт Луганской области на уровень загрязнения ОПС

токсичными компонентами, в т.ч. радоном [1].

Рис. 3.25. Объект «Укрытие» над разрушенным 4-м блоком ЧАЭС

Рис. 3.26. Чернобыльская катастрофа (съемка с вертолета, май 1986 г.)

- 202 -

Рис. 3.27. Накат из труб над разрушенным корпусом реактора РБМК 1000

(

в верхней части рисунка)

Рис. 3.28. Застывшая лава из расплавившихся урановых стержней и

графита под корпусом реактора

Решение вопроса безопасного хранения ОНСА на Украине

исследователи видят в реализации модульных хранилищ на основе

элементов утилизированных ракетоносителей стратегического назначения.

Основным преимуществом такого хранилища является универсальность и

сравнительно малые сроки реализации.

Это осуществляется за счет имеющихся на предприятиях ВПК

Украины утилизированных изделий ракетоносителей (транспортно-

пусковой контейнер или корпус твердотопливного двигателя), которые

после минимальных доработок практически соответствуют конструкции

емкостей для временного хранения или захоронения РАО.

- 203 -

Рис. 3.29 Схема радиационного загрязнения промплощадки шахты

Пролетарская» в Луганской области

Концентрация

радона

Приземный слой,

углистые

отложения Бк/м

Подпочвенный горизонт,

шламонакопитель, Бк/м

Подвалы

производственных

помещений, Бк/м

Подземные

воды, Бк/м

Шахта

Луганская

Шахта

Пролетарская

22-35 160-180 80-160 180-190

2,5-9,5 (не

загрязненные

участки) 23-39

65-85 (на поверхности)

140-180

80 (1-й этаж

шахтуправления)

274 (вент. барабан

главного ствола)

140-200

шт . Луганская

пгт . Донецкий

шт . Пролетарская

пгт . Новотошковское

Условные обозначения:

- Реки

- Шахты

- Точки опробования в местах

загрязнения радоном

- Рельеф

- Разрывные нарушения

Рис. 3.30. Схема проявления радона в воздухе и подземных водах в

районах угледобычи в Луганской области

Ряд специалистов совместно с инженерами ПО «Южный

машиностроительный завод» ведут разработку модульного хранилища. Его

экспериментальный образец представляет собой контейнер

цилиндрической формы диаметром 4 м на основе транспортно-пускового

контейнера баллистического ракетоносителя СС-18. На внутреннюю

поверхность контейнера нанесено радиационно-защитное покрытие.

- 204 -

Таблица 3.14

Поверхностная и удельная активность пород на участке загрязнения на

промплощадке шахты “Пролетарская”

Глубина

отбора,

см

Литологи-

ческий

состав

Мощность

экспоз. дозы γ-

излучения, мкР/ч

Плотность β-

излучения, β-

расп.*мин./см

Плотность α-

излучения, α-

расп.*мин./см

Удельная активность,

Бк/кг

Cs-

137

Th-

232

Ra-

226

K-

0-5

Суглинок

черный с

прослоями

бурого

570 185 5 – 4200

12700

450

10-20 То же 1100 190 6 – 3130

9460 500

0-5

Суглинок

бурый

440 120 4 – 2400

8140 230

0-5

Суглинок

серый

100 16 2 515

130 390 600

0-5

Суглинок

бурый

240 35 3 – 1100

3050 550

Таблица 3.15

Покрытие необходимо для обеспечения радиационной безопасности

обслуживающего персонала и используется для хранилищ, находящихся

на поверхности земли и предназначенных для долговременного хранения

твердых и жидких НСАО. Хранилища данного типа можно использовать

для временного хранения РАО до реализации строительства ЦПЗ

Вектор», для жидких отходов АЭС, а также в случае аварий, в результате

которых могут возникнуть большие объемы опасных отходов.

Аналогичное решение принято для захоронения РАО в пруде-отстойнике

шахты «Пролетарская» Луганской области (рис. 3.31) [1].

- 205 -

Таблица 3.16

Содержание радона в водопроводной сети и природных

водах Стахановского региона

Участок отбора

проб

Номер точки

опробования

Тип водопункта

Содержание радона

, эман/л

, Бк/л

ПДК,

Бк/л

Шахта

“Максимовская”

16 Родник 642,5 2313,0 100

17 Озеро 41,7 150,0 100

Шахта

“Луганская”

22 Родник 322,2 1160,0 100

23 Родник 702,1 2530,0 100

Котлован с разрушен-

ной насосной станцией

230,4 830,0 100

27 Колодец 173,6 625,0 100

Шахта

“Максимовская”

Водопроводная сеть

(гараж)

66,6 240,0 100

г. Стаханов ул.

Хмельницкого

21 Водопроводная сеть 20,2 72,0 100

Шахта

“Брянковская”

12 Отстойник 15,0 54,0 100

Рис. 3.31. Захоронение РАО в пруде-отстойнике шахты «Пролетарская»

Луганской области

Для обеспечения многобарьерной защиты ОС от возможной утечки

НСАО предусмотрено использование малогабаритного контейнера

емкостью 200 л (КХС-02). Материал малогабаритного контейнера и

элемента модульного хранилища обладает высокими эксплуатационными

характеристиками и не имеет вышеперечисленных недостатков.

По данным НТЦ КОРО МЧС Украины, г. Желтые Воды, ПЗРАО

Буряковка» запроектирован Ленинградским институтом ВНИПИЭТ на

основе действовавших в бывшем СССР типовых проектов

приповерхностных хранилищ для РАО I группы и принят к эксплуатации в

1987

г. Хранилище расположено на площадке размером 1200×700 м, где

размещается 30 траншей. Емкость 1 траншеи составляет 25 тыс. м

. Кроме

- 206 -

траншей, на территории хранилища временно сохраняются металлические

РАО (загрязненная радионуклидами техника).

Конструкция элементов хранилища определена с учетом свойств

инженерных защитных барьеров (экранов) и геологической среды,

способной сорбировать радионуклиды (РаН). Общую толщину грунтового

покрытия над РАО определяли расчетом, исходя из максимально

допустимой мощности γ-излучение – 30 мкР/ч на поверхности хранилища.

Мощность глиняного экрана обоснована, исходя из недопущения

выхода РаН за границы хранилища в период изоляции РАО (300лет).

Характеристика площадки ПЗРАО 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 ПЗРАО, существенного значения не имеют.

ПЗРАО расположен в Чернобыльской зоне отчуждения,

неперспективной для размещения населенных пунктов и промышленных

предприятий. В ПЗРАО «Буряковка» поступают непереработанные РАО

чернобыльского происхождения: строительные конструкции, металлолом,

радиоактивный грунт и др. Ресурс хранилища при достигнутых темпах

поступления РАО (∼40 тыс. м

/год) практически исчерпан. Поэтому

постановлением КМУ от 29.04.96 г. №480 принято решение о

реконструкции ПЗРАО «Буряковка», что позволяет с введением в

эксплуатацию хранилищ межтраншейного типа принять дополнительно

120

тыс. м

РАО (рис. 3.32 и 3.33).

Рис. 3.32. Конструктивные элементы (поперечный разрез траншеи)

ПЗРАО «Буряковка»

Новое хранилище представляет собой поверхностную траншею,

размещенную между двумя смежными, заполненными РАО

существующего ПЗРАО. Характерной особенностью хранилища является

формирование уклонов в днище траншеи. Создание этих уклонов вызвано

необходимостью сбора атмосферных осадков, которые неизбежно будут

- 207 -

собираться 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.

а) поперечный разрез хранилища

б) система дренажа и гидроизоляции

Рис. 3.33. Схема проектируемого хранилища

За счет уклона дна траншеи осуществляется более эффективный

вынос атмосферных осадков в дренажную систему, не допуская при этом

образования обводненных участков в районе уже складированных РАО.

Это обстоятельство существенно, т.к. хранилище будет заполняться

продолжительное время.

С целью исключения попадания атмосферных осадков в хранилище в

послеэксплуатационный период, сверху уплотненных РАО создается

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

вокруг массива РАО цельную герметичную оболочку («замок»), который

изолирует их от атмосферных осадков и дренажных вод.

Технологическая схема обращения с РАО на ПЗРО:

– прием РАО включает взвешивание, оформление документов, учет,

радиационный контроль;

– транспортировка к месту захоронения и разгрузка РАО;

- 208 -

– захоронение РАО;

– мониторинг ОПС.

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 300-

летнего периода не превысит допустимой

величины 0,01 мЗв/год.

Систематизируя имеющийся на Украине и за рубежом опыт, можно

подразделить приповерхностные хранилища РАО на две подгруппы:

А – располагающиеся выше естественного уровня рельефа (с учетом

подготовки площадки: удаления грунтового слоя, подсыпок и т.п.);

Б – размещенные ниже уровня земной поверхности в границах зоны

аэрации.

Характеристики распространенных типов хранилищ приведены в

табл. 3.17.

Таблица 3.17

Характеристика хранилищ РАО

Тип

Характеристика Достоинства Недостатки

А-1

Железобетонные секции на

готовом основании на уровне

земли с размещением РАО в

контейнерах. Многослойный

гидроизоляционный бетонный

экран от атмосферных

осадков. Управляемая система

перехвата и отвода

инфильтрующихся вод.

Высокая степень изоляции

РАО с 5 барьерами на пути

миграции РаН. Устойчи-

вость к внешним воздей-

ствиям. Пониженные тре-

бования к прочности кон-

тейнеров. Эффективная

система контроля и перех-

вата мигрирующих с проса-

чивающимися водам РаН.

Воз-можность изъятия

контейнеров.

Относительная сложность

конструкции секций. Высокая

стоимость строительных

работ

А-2

Железобетонная плита на

подголенном основании на

поверхности с размещением

РАО в контейнерах.

Многослойная гидроизоляция

от атмосферных осадков.

Отвод инфильтрующихся вод.

Высокая степень изоляции

РАО с 3 барьерами на пути

миграции РаН. Простота

конструкции. Возможность

изъятия контейнеров. Сис-

тема контроля миграции

РаН с фильтрующимися

водами.

Сложность сооружения.

Высокие требования к

прочности контейнеров.

Высокая стоимость

Б-1

Железобетонные заглублен-

ные емкости, в которых РАО

хранится навалом в первич-

ных упаковках (мешках, ко-

робках, ящиках) или без них.

Гидроизоляционный экран из

плит перекрытия и обваловки

из глинистых материалов

Простота конструкции.

Простота сооружения.

Низкая стоимость загрузки

РАО

Сложность создания вну-

тренней безопасности храни-

лища. Непредсказуемость

форм нахождения РаН после

консервации хранилища.

Сложная, радиационно-опас-

ная технология извлечения

РАО. Сложность перехвата

РаН вне хранилища

- 209 -

Тип

Характеристика Достоинства Недостатки

Б-2

Траншея с покрытием

боковых стенок и дна

противофильтрационным

экраном из глинистых

материалов или пленки.

Размещение РАО навалом в

первичной упаковке (мешки,

коробки и др.) или без нее.

Гидроизоляция от

атмосферных осадков слоем

глины.

Простота конструкции и

монтажа. Низкая стоимость

сооружения хранилища и

размещения в нем РАО.

Сложность обеспечения

внутренней безопасности

РАО. Непредсказуемость

форм нахождения РаН после

консервации хранилища.

Невозможность изъятия РАО

из-за перемешивания с

перекрывающими грунтами.

Сложность перехвата РаН вне

хранилища. Отсутствие

барьеров на пути их миграции

В табл. 3.18 приведена экспертная оценка рассмотренных типов

хранилищ и способов размещения РАО, проведенная по 5 балльной

системе с учетом факторов, обеспечивающих безопасность и

экономичность хранения РАО. Задача создания хранилища РАО решается

методами горных технологий, с сооружением больших котлованов,

использованием землеройной техники, укреплением откосов насыпных

сооружений, отводом подземных вод. Захоронение РАО в ЦПЗ

предполагается в хранилищах (табл. 3.19).

Таблица 3.18

Экспертная оценка конструкций хранилищ РАО

Тип хра-

нилища

Оценка фактора, балл

Сумма

баллов

Устойчивость

к внешним

воздействиям

Изоляция

от подзем-

ных вод

Внутрен-

няя безо-

пасность

Подкон-

трольность

хранения

Возможность из-

влечения отдель-

ной упаковки

Эконо-

мич-

ность

А-1

(ТРО-1)

4 4 3 3 1 1 16

А-2

(ТРО-2)

4 5 4 4 2 3 22

Б-1 2 2 2 2 0 3,5 11,5

Б-2 1 1 1 1 0 5 9

Комплекс должен иметь достаточную внутреннюю безопасность,

механическую прочность и устойчивость сооружений минимум на 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. м

твердых РАО, в т.ч. содержащих долгоживущие радионуклиды. Кроме них

- 210 -

в ЦПЗ предусматривается прием на хранение части высокоактивных

отходов объекта «Укрытие» и отработанных источников ионизирующего

излучения, передаваемых из комбинатов УкрГО «Радон».

Таблица 3.19

Характеристики хранилищ РАО в ЦПЗ

Наименование

показателей

Тип хранилища

ТРО-1 ТРО-2 ТРО-3

Конструкция Ж/б плита

Монолитный

ж/б модуль

Монолитный ж/б

модуль

Длина, м 200,0 195,8 200,4

Ширина, м 29,6 18,0 22,3

Высота, м 7,5 7,5 8,5

Способ захоронения

Контейнер КЗНП 2,1 – 4

яруса КЗНП-6,5 – 3 яруса

Навалом

Контейнер КЗНП-

2,1 КНПУ-6,5

Объем РАО, размещае-

мых в 1 хранилище, м

18000 18000 13000

Назначение хранилища

Захоронение НАО и САО с

короткоживущими РаН

Хранение НАО и

САО с долго-

живущими РаН

Реализованные проекты ПСОД вне зоны отчуждения ЧАЭС

Существующие

ПСОД по происхождению и конструкциям

разделяют на:

– хранилища, сооруженные и законсервированные по разработкам

Штаба ГО бывшего СССР, в чрезвычайной аварийной обстановке

(1986-89 гг.) без проектной документации, с нарушением

требований СПОРО-85 по размещению хранилищ радиоактивных

отходов. По конструкции – это траншеи, котлованы или

отработанные карьеры, глубиной до 4 м, заполненные отходами

дезактивации; поверхность хранилищ спланирована и обвалована

защитным экраном;

– хранилища – пункты сбора отходов дезактивации (ПСОД),

сооруженные в период после 1992 г., по проектной документации

НТЦ КОРО.

При создании новых конструкций ПСОД и, в частности, расчета

инженерных барьеров как основного их элемента за базу принимается

условие полного распада главных загрязнителей

137

Cs и

Sr, 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 ней фильтрационные характеристики слагающих