Песчано-галечниковые отложения юрских рек Зауралья как коллекторы для безопасного подземного захоронения жидких радиоактивных отходов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.36, кандидат наук Мельников, Александр Эдуардович

• Мельников, Александр Эдуардович
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Мельников, Александр Эдуардович

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

1. ПРОБЛЕМЫ УТИЛИЗАЦИИ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ В РОССИИ

1.1. Актуальность проблемы обращения с жидкими радиоактивными отходами

1.2. Российские полигоны захоронение ЖРО в глубокозалегающих пластах-коллекторах

1.3. Предпосылки создания полигона подземного захоронения на Урале

2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПАЛЕОДОЛИН ЗАУРАЛЬЯ

2.1. История открытия и изученность палеодолин Зауралья

2.2. Геологическое строение территории размещения палеодолин

2.2.1. Геологическое строение складчатого фундамента

2.2.2 Геологическое строение платформенного чехла

2.3 Гидрогеологическая характеристика территории

2.4 Критерии выбора участков юрских палеодолин Зауралья, благоприятных для безопасного захоронения ЖРО

3. ВЕРХНЕТАЛИЦКИЙ УЧАСТОК ТАЛИЦКОЙ ПАЛЕОДОЛИНЫ

3.1. Общая характеристика

3.2. Петрографическая характеристика пород таборинской свиты

3.2.1 Геологическая характеристика полигонов подземного захоронения на предприятиях Сибирского химического комбината и Горно-химического комбината

3.3. Гидрогеологическая характеристика таборинской свиты на Буткинско-Байкаловской площади

3.4. Тектоническая нарушенность геологической среды и сейсмичность территории захоронения

4. ПОВЕДЕНИЕ ЖРО В ПЛАСТЕ-КОЛЛЕКТОРЕ

4.1. Состав закачиваемых жидких радиоактивных отходов

4.2. Исходные уравнения фильтрации и миграции вещества в водоносных пластах

4.3. Физические характеристики поведения ЖРО в пласте-коллекторе

4.3.1. Радиоактивный распад

4.3.2. Сорбция компонентов ЖРО породами пласта-коллектора

4.4. Модель поведения ЖРО в пласте-коллекторе при проведении закачки через

нагнетательные скважины

4.4.1. Описание используемых программ

4.4.2 Методика создания модели

4.4.3 Результаты моделирования

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Песчано-галечниковые отложения юрских рек Зауралья как коллекторы для безопасного подземного захоронения жидких радиоактивных отходов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Ядерная энергетика является ведущим элементом в развитии энергетического комплекса, особенно в странах, где наблюдается дефицит топливно-энергетических ресурсов. В то же время доля ядерной энергетики, даже несмотря на трагические последствия от аварий на атомных электростанциях (АЭС), неуклонно растет. Самые сдержанные прогнозы говорят о том, что в перспективе до 2030 года на планете будет построено до 600 новых энергоблоков (сейчас их насчитывается более 430) [1].

Гораздо более опасным, с точки зрения образования и размещения отходов и их влияния на экосистемы, является производство по переработке отработавшего ядерного топлива (ОЯТ). В России существует три радиохимических завода: Сибирский химический комбинат (Томск-7) (СХК), Горно-химический комбинат (Красноярск-26) (ГХК), Производственное объединение «Маяк» (Южный Урал).

На каждом из этих предприятий осуществляется хранение поступающего на предприятие ОЯТ и продуктов, получаемых после его переработки. В результате переработки 1 тонны ОЯТ (в пересчете на уран) образуется следующее количество жидких радиоактивных отходов (ЖРО):

• высокоактивные - 45 м3;

• среднеактивные - 150 м3;

• низкоактивные - 2000 м3 [2, 3].

На Урале накопились колоссальные концентрации радиоактивных отходов (РАО), по объему превышающие в десятки раз выбросы радионуклидов при Чернобыльской аварии. Основным загрязнителем территории Уральского региона является ПО «Маяк», на котором, по сведениям из открытой печати, из 1,5 миллиардов Кюри активности радиоактивных отходов России приходится более 1 миллиарда. Хранилища остеклованных РАО и отстойники для жидких отходов, имеющиеся на ПО

«Маяк» в Челябинской области, не могут полностью решить проблему захоронения накопившихся и постоянно увеличивающихся объемов РАО на Урале. При этом низкоактивные жидкие радиоактивные отходы в силу их меньшей опасности по сравнению со средне- и особенно высокоактивными ЖРО, зачастую просто сбрасываются в сеть открытых водоемов. Так, на реке Теча образовались более десятка водоемов - отстойников для осаждения радионуклидов. A.B. Яблоков, член-корреспондент Российской академии наук, профессор, доктор биологических наук, советник Российской академии наук в одной из статей указывает: «Теченский каскад водоемов - одна из самых больших угроз национальной безопасности в России».

На территории Свердловской области имеется несколько мест скопления жидких радиоактивных отходов. В процессе производственной деятельности образуются технологические и не технологические (аварийные) сбросные растворы, содержащие радиоактивные элементы. Так, на Белоярской атомной

о

электростанции на временное хранение ежегодно направляется более 100 м среднеактивных жидких радиоактивных отходов.

Как отмечают специалисты, при длительном хранении ЖРО в хранилищах происходит возрастание удельной бета-активности воды и наблюдается интенсивная коррозия стенок бассейнов выдержки с увеличением вероятности попадания радиоактивной воды в грунтовые воды. Таким образом, острота экологической ситуации, обусловленная хранением даже низкоактивных ЖРО в открытых хранилищах, не решает проблему безопасного обращения с такими отходами и выдвигает ее в число первоочередных государственных задач.

Цель работы. Обеспечение радиоэкологической безопасности экосистем Урала и решение проблемы безопасного захоронения ЖРО в глубокозалегающих пористых средах как альтернатива практикующегося поверхностного накопления ЖРО в водоемах-отстойниках.

Основные задачи:

• обосновать возможность захоронения ЖРО в палеорусловых песчано-галечниковых отложениях юрских рек Зауралья;

• создать 3-Б модель участка захоронения ЖРО;

• выполнить прогноз миграции жидких радиоактивных отходов при эксплуатации полигона.

Объект исследования. Аллювиальные песчано-галечниковые и песчано-гравийные отложения палеодолины среднепозднеюрского возраста в Зауралье.

Предмет исследования. Геоэкологическое обоснование безопасности размещения ЖРО в палеорусловых отложениях юрских рек Зауралья.

Теоретическая и методологическая база исследования. В процессе работы изучались фондовые геологические материалы по территории размещения палеорусловых отложений, проводились исследования в области подземного захоронения жидких промышленных отходов, велись полевые исследования по изучению песчано-галечниковых отложений.

Фактический материал. В основу диссертационной работы легли фондовые материалы по территории размещения палеорусел древних рек Зауралья, геофизические, гидрогеологические и геологические данные, описание керна по трем буровым профилям - Дернейскому, Грейдерному и Крутоярскому на Верхнеталицком участке Талицкой палеодолины. Основой диссертационной работы являются результаты, полученные в ходе проведения работы по Государственному контракту № 02.740.11.0493 на выполнение научно-исследовательских работ в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России».

Методы исследования. Систематизация и обобщение изученных материалов, геологический, геофизический, гидрогеологический анализы; полевые исследования керна буровых скважин; оценка физико-механических, петрографических и других свойств палеорусловых отложений; математическое моделирование.

Научная новизна работы.

• установлена возможность использования природных палеорусловых коллекторов (песчано-галечниковые отложения юрских рек) в качестве пластов-коллекторов для безопасного размещения жидких радиоактивных отходов на территории Урала;

• разработаны критерии выбора палеодолин для безопасного, контролируемого захоронения ЖРО;

• создана компьютерная модель изучаемого участка, на основании которой решены миграционные и фильтрационные задачи.

Практическая значимость работы. Выявлен потенциальный участок для создания полигона подземного захоронения ЖРО или других опасных жидких промышленных отходов.

Личный вклад автора. Диссертант лично участвовал в сборе, анализе, интерпретации, обобщении представленных в диссертации данных, в частности:

• разработке критериев выбора участка безопасного захоронения ЖРО;

• изучении состава и строения таборинской свиты на участке безопасного размещения ЖРО;

• моделировании поведения ЖРО в пласте-коллекторе при проведении закачки через нагнетательные скважины.

Благодарности. Особую благодарность хотелось бы выразить специалистам Уральского филиала «Зеленогорскгеология» ФГУГП «Урангео» (С.И. Долбилину, A.B. Ладейщикову, Г.Ю. Попониной и др.), предоставившим возможность изучения фондового и кернового материала на базе Уральского филиала «Зеленогорскгеология» и СП «Юрская партия № 71».

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю профессору, доктору геолого-минералогических наук Болтырову В.Б. и доценту, кандидату геолого-минералогических наук Слободчикову Е.А. за помощь в постановке темы диссертации и постоянную поддержку в процессе

написания работы, а также сотрудникам Северского технологического института НИЯУ МИФИ Истомину А.Д. и Кеслеру А.Г. за критические замечания при обсуждении основных положений диссертации.

Апробация работы. Основные защищаемые положения и соответствующие выводы были представлены на Международной научно-практической конференции "Уральская горная школа - регионам", Екатеринбург, 2011; II Уральском Международном экологическом конгрессе «Экологическая безопасность промышленных регионов», Пермь, 2011; X Уральской горнопромышленной декаде. Международной научно-практической конференции «Уральская горная школа - регионам», Екатеринбург, 2012; на семинарском занятии в Северском технологическом институте НИЯУ МИФИ, г. Северск.

Публикации. По теме диссертации представлено 9 научных публикаций, в том числе 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК, и 7 в других изданиях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы из 51 наименования. Материал работы изложен на 121 странице, включая 14 таблиц и 29 рисунков.

1. ПРОБЛЕМЫ УТИЛИЗАЦИИ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ

ОТХОДОВ В РОССИИ

1.1. Актуальность проблемы обращения с жидкими радиоактивными

отходами

Одним из наиболее опасных факторов, влияющих на экологическую безопасность территорий и населения, является неуклонное увеличение объемов жидких радиоактивных отходов, как побочных продуктов атомной промышленности.

Основными источниками образования и накопления новых радиоактивных отходов в настоящее время являются АЭС и предприятия ядерно-топливного цикла (ЯТЦ).

По грубым оценкам, из числа накопленных к настоящему времени РАО до 20% образовалось на АЭС, большая часть остальных - на предприятиях ядерно-топливного цикла (ЯТЦ). Последнее обстоятельство обусловлено деятельностью радиохимических производств.

В результате использования на них жидкостных и экстракционных технологий в результате переработки 1т (по U) энергетического ОЯТ образуется около 45 м высокоактивных (BAO), 150 м среднеактивных (CAO) и 2000 м3 низкоактивных (НАО) ЖРО [3].

В 2010 году на предприятиях, подведомственных Росатому, образовалось

3 18

3,04 млн. м жидких радиоактивных отходов с суммарной активностью 1,8x10 Бк.

Основное количество образовавшихся жидких радиоактивных отходов около 2,8 млн.м3 - это низкоактивные отходы. Соотношение объемов и активности жидких радиоактивных отходов различных категорий представлено в таблице 1.1.

В поверхностные водные объекты в 2012 году предприятиями отрасли было отведено 178,91 млн.м3 сточных вод с активностью 3,33><1013 Бк.

Пункты хранения ЖРО имеются на 32 предприятиях Госкорпорации Росатома. Всего в 105 пунктах хранения находится более 500 млн.м жидких радиоактивных отходов, суммарная альфа-активность которых оценивается в 1,9-1016 Бк, а суммарная бета-активность — в 7,3-1019 Бк. По оценкам предприятий, до 90% объема ЖРО находится в хранилищах, не отвечающих современным требованиям по изоляции их от окружающей среды [4].

Таблица 1.1- Образование ЖРО в 2010 году на объектах Росатома

Всего ЖРО Объем 3,04 млн.м3 - 100% Активность 1,8хЮ18Бк- 100%

НАО 92,69 % 0,009 %

САО 6,84 % 4,81 %

ВАО 0,47 % 95,18%

В настоящее время действующими являются 95 пунктов хранения ЖРО, из них 7 пунктов глубинного захоронения в геологических формациях. 8 пунктов выведены из эксплуатации или находятся в состоянии вывода (в контролируемом режиме), 2 пункта — в законсервированном состоянии. Распределение жидких радиоактивных отходов по пунктам хранения различных типов показывает, что:

• 80,8% объема всех ЖРО находится в специальных водоемах;

• 9,5% — в хвостохранилищах наливного типа;

• 9,7% — в изолированных от окружающей среды пунктах хранения.

Распределение ЖРО различных категорий по пунктам хранения,

изолированным и не изолированным от окружающей среды, представлено в таблице 1.2.

Таким образом, по объему основная часть отходов (около 98%), находящихся в пунктах хранения ЖРО, относится к категории низкоактивных отходов и около 2% — к среднеактивным. Высокоактивные отходы составляют менее 0,01% общего количества ЖРО. При суммарной активности ЖРО, равной 7,3-1019 Бк, активность разных категорий составила:

Таблица 1.2 - Распределение жидких РАО по пунктам хранения

Показатель Количество жидких РАО, всего В том числе

Высокоактивные Среднеактивные Низкоактивные

Млн. м3 % Млн. м3 % Млн. м3 % Млн. м3 %

ГК Росатом, всего 515 100 0,035 <0,01 12 2,2 503 97,8

В т. ч. в пунктах хранения:

изолированных от окружающей среды 50 9,7 0,03 <0,01 10 1,9 40 7,7

не изолированных от окружающей среды 465 90,3 0,005 <0,01 2 0,3 463 90,1

• низкоактивных отходов - 1,9-1016 Бк (менее 0,04% общей активности ЖРО);

• среднеактивных отходов - 5,9-1019 Бк (около 81% общей активности ЖРО);

• высокоактивных отходов - 1,4-1019 Бк (около 19% общей активности ЖРО).

Важно отметить, что в хранилищах, не изолированных от окружающей среды, находятся в основном отходы низкой активности, а высоко- и среднеактивных отходов в этих хранилищах содержится не более 0,3% от общего количества. Основная часть (как по количеству, так и по суммарной активности) высоко- и среднеактивных отходов сосредоточены в пунктах хранения, изолированных от окружающей среды.

В 97 пунктах приповерхностного хранения ЖРО сосредоточено около 465 млн. м3 жидких РАО общей активностью 2,5-1019 Бк.. Общая площадь, занимаемая ими, составляет 110,8 км2. В том числе:

Л

• на промплощадках - 85 пунктов общей площадью 5,1 км ;

• в санитарно-защитной зоне - 12 пунктов площадью 105,7 км2;

Анализ РАО, накопленных в приповерхностных пунктах хранения,

показывает, что в целом около 60% общей активности отходов находится в донных отложениях, а для среднеактивных и низкоактивных отходов этот показатель составляет более 90%. Влияние пунктов хранения ЖРО на

окружающую среду оценивалось по наличию превышений установленных нормативов по уровню воздействия в соответствии с НРБ-99 для воды (УВвода) в наблюдательных скважинах, расположенных в непосредственной близости от пунктов хранения. Превышения УВвода в грунтовых водах были зафиксированы на 7 предприятиях:

1) ОАО «Приаргунское производственное горно-химическое объединение» (ОАО ППГХО) в районе хвостохранилищ (по торию-230, полонию-210 и свинцу-210);

2) ОАО «Машиностроительный завод» в районе хвостохранилища № 294А (по общей альфа- активности, пересчитанной науран-235 и -238);

3) ФГУП «Горно-химический комбинат» (ГХК) в районе объекта 353 г (по рутению-106 и суммарной бета-активности);

4) ФГУП «ПО «Маяк» в районе водоемов 9, 11, 17 (по тритию, кобальту-60 и стронцию-90);

5) Белоярская АЭС (по стронцию-90 и цезию-137);

6) Кольская АЭС в районе временного хранилища ЖРО (по цезию-137);

7) Нововоронежская АЭС в районе хранилища ЖРО (по кобальту-60) [4]. На Урале накопились колоссальные концентрации радиоактивных

отходов. К середине 1960-х гг. на ФГУП «ПО «Маяк» сформировалась система промышленных водоемов (В-2(оз. Кызылташ), В-3, В-4, В-10, В-11 (Теченский каскад водоемов), В-6 (оз. Татыш), В-17 (Старое Болото) и В-9 (оз. Карачай), куда осуществлялся сброс средне - и низкоактивных отходов производства.

Основные характеристики промышленных водоемов приведены в таблице 1.3.

По удельной активности воды водоемы В-9 и В-17 являются хранилищами CAO, во всех остальных водоемах вода классифицируется как НАО. При этом радиоактивное загрязнение содержится в основном в донных отложениях.

Источниками радиоактивного загрязнения региона промышленные водоемы могут стать в случае возникновения экстремальных

метеорологических условий (смерч, ураган, переполнение водоемов Теченского каскада), а также в случае обнажения берегов водоемов В-9 и В-17 [5].

Таблица 1.3 - Краткая характеристика эксплуатируемых водоемов по

состоянию на 2008 г.

Водоем Площадь водоема, км2 Площадь водосбора, км2 Объем, млн м3 Накоплено активности, ПБк Удельная активность воды, кБк/л

9USr Cs

В-2 18,6 84,4 86,2 4,1 1,8 0,18

В-3 0,8 0,785 0,88 0,74 3,3 0,9

В-4 1,3 4Д 4,6 0,52 2,9 1,3

В-6 3,6 16,1 19,4 0,003 0,0018 0,00028

В-9 0,13 0,32 0,4 4440 10000 10000

В-10 18 73,5 82,5 9,6 2,9 0,03

В-11 44,2 230 270 1,6 1,4 0,012

В-17 0,13 0,24 0,36 44 280 50

Для характеристики опасности хранения ЖРО в открытых водоемах хотелось бы представить наиболее известные и серьезные проблемы технологии обращения с жидкими радиоактивными отходами на ПО «Маяк»:

• регламентные и аварийные сбросы ЖРО радиохимического производства в реку Теча в 1949-1956 годах; для исключения сбросов ЖРО в открытую гидрографическую систему и локализации наиболее загрязненных участков поймы, в 1956-1964 годах в верхней части реки был создан Теченский каскад водоемов (ТКВ);

• взрыв емкости с жидкими высокоактивными отходами радиохимического производства в 1957 году или «Кыштымская авария», следствием которой было образование Восточно-Уральского радиоактивного следа (ВУРС);

• ветровой вынос донных отложений с обнажившихся берегов водоема В-9, использовавшегося в качестве хранилища жидких среднеактивных отходов радиохимического производства в 1967 году;

• загрязнение подземных вод от водоемов-отстойников.

«Кыштымская авария» — первая в СССР радиационная чрезвычайная ситуация техногенного характера. На радиохимическом заводе НПО "Маяк" жидкие отходы после выделения оружейного плутония сливали в емкости-

о

хранилища объемом около 300 м , изготовленные из нержавеющей стали и помещенные в слегка заглубленные бетонные каньоны. Хранилища располагались на расстоянии около 2 км от завода. Для предотвращения возникновения ситуаций, при которых в отходах мог бы произойти химический взрыв, емкости охлаждали с помощью теплообменников, помещенных на внутренней стенке хранилища. Конструкция теплообменников не допускала их ремонта в случае повреждения. В 1956 г. теплообменник одного из хранилищ из-за неисправности был заглушён. Проведенные специалистами завода расчеты показали, что даже в отсутствие охлаждения отходы будут стабильными (эти расчеты оказались неверными). В результате более 1 года не предпринималось попыток наладить теплосъем в этой емкости. Из отходов, находившихся в емкости с отключенным теплообменником, начала испаряться вода, и взрывоопасные нитраты и ацетаты сконцентрировались на поверхности раздела отход — воздух. Случайная искра от неисправного контрольно-измерительного оборудования вызвала детонацию солей. Взрыв разрушил емкость и выбросил ее содержимое.

Сила взрыва смеси нитратов и ацетатов в хранилище была эквивалентна 5-10 т тнт (тринитротолуола). Было выброшено 70-80 т отходов, содержащих радионуклиды активность около 20 МКи. Примерно 90% этого количества выпало вблизи места аварии. Остальные 2 МКи образовали облако высотой 1 км, которое прошло над значительной территорией. По оценке в радиусе 300 км

2 "у

выше 0,1 Ки/км было загрязнено 15-20 тыс. км [6].

Площадь территории, подвергшейся радиоактивному загрязнению, на 60% занимают сельскохозяйственные угодья, что обуславливало постоянное поступление радионуклидов с пищей и водой в организм человека.

На территории радиоактивного следа оказалось 217 населенных пунктов, расположенных на участках с различным уровнем радиоактивного загрязнения. Эвакуация населения осуществлялась на протяжении последующих 2 лет после момента аварии из населенных пунктов, в которых суточное поступление стронция-90 с местными продуктами питания не соответствовало допустимым уровням [7].

Состояние здоровья отселенных жителей с территории ВУРСа, а также оставшихся жить на ней с первых лет после аварии до настоящего времени характеризуется повышенной частотой онкозаболеваний, особенно в старших возрастных группах (50-59, 60-69 лет) [8].

В настоящее время основной вклад в радиоактивное загрязнение территории ВУРСа вносят долгоживущие 908г и 137Сб [9].

На ФГУП «ПО «Маяк» более 60 лет назад для хранения ЖРО высокого и среднего уровня активности проектными решениями для радиохимического завода предусматривался ежегодный ввод емкостей-хранилищ объемом 15 тыс.

3 3

м . Однако в эксплуатацию была введена только одна очередь на 15 тыс. м , так называемый комплекс «С». Недостаточное количество емкостей-хранилищ и их конструктивные недостатки приводили к сбросам в реку Течу радиоактивно загрязненных вод охлаждения комплекса «С» и части ЖРО, что привело к загрязнению реки.

Для решения проблемы реки Течи 7 августа 1951 было принято решение об использовании болота верхового типа Карачая для сброса дебалансных отходов комплекса «С». Начиная с октября 1951 года озеро Карачай (водоем-9, В-9) используется для удаления жидких радиоактивных отходов. В настоящее время в водоеме локализовано около 120 млн Ки радиоактивных отходов. В результате сброса в водоем радиоактивных пульп, в нем также было накоплено около 190 тыс. м техногенных осадков.

Водоем гидравлически связан с подземными водами. Промышленные растворы из В-9 распространяются преимущественно в северном и южном направлениях. В результате физико-химического взаимодействия техногенных

растворов с водовмещающими породами сформировались источники вторичного загрязнения - донные отложения, суглинки ложа водоема, твердый ореол радионуклидов в массиве пород. Фильтруясь из водоема, промышленные растворы в соответствии со структурой потока и водопроводимостью пород растворяются в подземных водах и формируют ореол загрязнения.

От оз. Карачай сформировался ореол загрязнения подземных вод, который прослежен по распространению нитрат-иона, стронция-90, кобальта-60, рутения-106, трития, цезия-137, урана и других радионуклидов. Максимальное распространение загрязнения фиксируется по нитрат-иону в изолинии ПДК (45 мг/л). Площадь загрязнения подземных вод нитрат-ионом по состоянию на 2007 г. составляет 28 км2 [10].

В настоящее время под озером находится огромная линза подземных вод, содержащих достаточно высокие концентрации радионуклидов. Ситуация осложняется тем, что, как показывает динамика нарастания концентраций стронция - 90 в скважинах, фронт загрязненных вод продвигается на юг к скважинам хозяйственно - питьевого водозабора поселка Новогорный [11]. Не спасают и фильтрационные дамбы, которые были построены в начале 60-х годов прошлого столетия. А в случае прорыва дамб местные жители получат дозу облучения в 150 раз превышающую допустимую. Беда еще в том, что средств эффективной защиты от такой беды просто не существует. Сейчас озеро Карачай постепенно засыпается, но для кардинального решения проблемы очистки территории от радиации в России просто нет денег. По оценкам специалистов, на «генеральную уборку» надо потратить не менее 100 млрд. долл., что даже по мировым масштабам представляет неподъемную задачу.

Уровни содержания радиоактивных веществ в поверхностных водах рек, подверженных влиянию трех крупнейших радиохимических комбинатов - ПО «Маяк» (р. Теча), Сибирского химического комбината (р. Томь) и Горнохимического комбината (р. Енисей), - принципиально отличаются (Таблица 1.4) [5].

Несомненно, различие в объемах загрязнения открытой гидросети связанно с наличием на предприятиях СХК и ГХК полигонов глубинного захоронения жидких РАО.

Табилца 1.4 - Загрязнение речных вод техногенными радионуклидами в 1997 г. на участках гидрографической сети, подверженных влиянию крупных

радиационно опасных объектов, мБк/л

Источник загрязнения Река 908Г 137Сз

ПО «Маяк» Теча 30000 2000

СХК Томь <5 <5

ГХК Енисей 5 6

Технология подземного захоронения позволила изолировать от среды непосредственного обитания значительную часть образовавшихся отходов и избежать строительства потенциально опасных поверхностных хранилищ и бассейнов.

Поэтому первоочередной задачей в плане обращения с ЖРО является их надежное длительное хранение и захоронение, гарантирующее безопасность для экосистем.

1.2. Российские полигоны захоронение ЖРО в глубокозалегающих

пластах-коллекторах

Изучение отечественного и зарубежного опыта по захоронению жидких отходов, не имеющих санитарно-надежных и экономически приемлемых методов очистки, показывает экономичность и надежность обезвреживания промстоков различных промышленных предприятий путем закачки их в подземные горизонты без ущерба для окружающей среды и здоровья человека. Эксплуатация полигонов подземного захоронения показала их исключительную санитарную и экономическую эффективность - снижение затрат, расхода сырья и энергии и т.п. в 10-14 раз по сравнению с другими методами при полном и

окончательном выводе загрязнений из сферы активной жизнедеятельности людей [12].

Следует отметить, что глубинное (подземное) захоронение жидких промышленных, в том числе и радиоактивных, отходов и сточных вод допускается законодательством о недрах, Основами водного законодательства, Положением об охране подземных вод, Основными санитарными правилами работы с радиоактивными веществами и источниками ионизирующих излучений [13].

Подземное захоронение сточных вод зародилось на нефтепромыслах США и России в начале нынешнего века. Высокоминерализованную пластовую воду, добытую вместе с нефтью, закачивали в непродуктивные и обводнившиеся скважины в Пенсильвании, в Бакинском районе, на Северном Кавказе.

В тридцатые годы в США и СССР возникла и быстро прогрессировала технология заводнения нефтеносных пластов для поддержания пластового давления (ППД) в целях повышения нефтеотдачи. Для этого использовались легкодоступные пресные поверхностные воды. По мере роста добычи нефти возрастали и объемы попутных (подтоварных) пластовых вод. Из-за ущерба окружающей среде их стало невозможно сбрасывать в открытые водоемы или хранить в прудах-накопителях. Одновременно было установлено, что минерализованные воды обладают лучшими по сравнению с пресными водами нефтевымывающими свойствами. Это обусловило широкое использование попутных пластовых вод нефтепромыслов в системах подземного заводнения. С 50-х годов темп их использования для ППД нарастал очень быстро. В настоящее время в старых нефтедобывающих районах бывшей территории СССР закачивается обратно в нефтеносные пласты до 93-95% подтоварной воды и только 5-7% ее захороняется в непродуктивные поглощающие горизонты.

В середине двадцатых годов в Германии был организован сброс рассолов калийной промышленности через скважины глубиной 5-160 м в карбонатные

породы пермских отложений. Данное мероприятие в этой отрасли успешно развивалось как в ФРГ, так и на бывшей территории ГДР и продолжает осуществляться в настоящее время.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Мельников, Александр Эдуардович, 2013 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кириенко С. В. Ядерная ступень к выходу из тупика / C.B. Кириенко // Frankfurter Algemeine Zeitung. - 2008.

2. Управление промышленными и особо опасными отходами: Учебное пособие / Кулагина Т.А., Матюшенко А.И., Комонов C.B. и др. - М. - Смоленск: Из-во «Маджента», 2010. - 480 с.

3. Национальный доклад российской федерации о выполнении обязательств, вытекающих из объединенной конвенции о безопасности обращения с отработавшим топливом и о безопасности обращения с радиоактивными отходами. - М, 2006 г.

4. Отчет по безопасности — М.: Изд-во «Комтехпринт», 2013. 48 с.

5. Проблемы ядерного наследия и пути их решения. — Под общей редакцией Е.В. Евстратова, A.M. Агапова, Н.П. Лаверова, Л.А. Болынова, И.И. Линге. — 2012 г. - Т. 1. —356 с.

6. Кабакчи С.А., Путилова A.B., Назина Е.Р. Анализ данных и физико-химическое моделирование радиационной аварии на Южном Урале в 1957 г / С.А. Кабакчи, A.B. Путилова, Е.Р. Назина // Атомная энергия. - 1995. - Т. 78, - № 1, - С. 46-50.

7. Бакуров. А. С. Радиационная авария на химкомбинате "Маяк" / А. Бакуров // Челябинская область: энциклопедия. В 7 т. / гл. ред. К. Н. Бочкарев -Челябинск. - 2006. - Т. 5. - С. 490-491.

8. Аклеев A.B., Киселев М.Ф. Восточно - Уральский радиоактивный след. / A.B. Аклеев, М.Ф. Киселев // Международная конференция "Опыт минимизации последствий аварии 1957 года". - Челябинск. - 2012. - 510 с.

9. Левина С.Г. Закономерности поведения 90Sr и ,37Cs в озерных экосистемах восточно-уральского радиоактивного следа в отдаленные сроки после аварии: автореф. ...дис. док. биол. наук: 03.00.01 / Левина Сима Гершивна. -М., 2007.-48 с.

10. Баранов С.В, Баторшин Г.Ш., Мокров Ю.Г. (ФГУП «ПО «Маяк»), Величкин В.И.,(ИГЕМ РАН), Глинский М.Л, Дрожко Е.Г., Климова Т.Н. (ФГУГП «Гидроспецгеология»). Озеро Карачай: обоснование решений по выводу из эксплуатации // Безопасность ядерных технологий и окружающей среды. -2011. -№1. - С. 94-100.

11. Никипелов Б.В., Романов Г.Н., Булдаков Л.А. и др. Радиационная авария на Южном Урале в 1957 г. / Б.В. Никипелов, Г.Н. Романов, Л.А. Булдаков и др. // Атомная энергия. - 1989. - Т.67, N 2. - С.74 - 80.

12. Кузнецов В.М. Основные проблемы и современное состояние предприятий ядерного топливного цикла российской федерации / Российская Демократическая партия «Яблоко» - М.: 2002. - 259 с.

13. Анализ количественного состава и качественного состояния накопленных РАО / В.В. Шаталов // Бюллетень по атомной энергии. -2002. - №7.

14. Кедровский О. Л., Рыбальченко А. П., Пименов М. К. и др. Глубинное захоронение жидких радиоактивных отходов в пористые геологические формации // Атомная энергия. - 1991. - Т. 70. - № 5. - С. 298-303.

15. РД 51-31323949-48-2000 Гидрогеоэкологический контроль на полигонах закачки промышленных сточных вод. - М. : ООО «ИРЦ Газпром», 2000. - 126 с.

16. Рыбальченко А.И., Пименов М.К., Костин П.П. и др. Глубинное захоронение жидких радиоактивных отходов - М.: ИздАТ, 1994. - 256 с.

17. Обращение с радиоактивными отходами и отработавшим ядерным топливом // Информационно-аналитический сборник. М.: ЦНИИатоминформ. -2000.- 107 с.

18. Болтыров В. Б., Медведев О. А. Надежный способ захоронения жидких радиоактивных отходов / В.Б. Болтыров, О.А. Медведев // Гражданская защита. -2008.-№2.-С. 37-38.

19. Compton, K.L., Novikov, V., and Parker, F.L. Deep Well Injection of Liquid Radioactive Waste at Krasnoyarsk-26: Volume I, RR-00-01// International Institute for Applied Systems Analysis, Laxenburg, Austria. - 2000.

20. Лисицын А. К., Марков С. Н., Попонина Г. Ю. Далматовское месторождение в Зауралье как пример геологической ситуации, пригодной для безопасного захоронения радиоактивных отходов / А.К. Лисицин, С.Н. Марков, Г.Ю. Попонина // Геология рудных месторождений. - 1993. - Том 35. - № 4. - С. 360-367.

21. Высокоостровская Е. Б., Краснов А. И., Сергеев А. Н. Экзогенное урановое оруденение и мантийная палеотеплогенерация / Е.Б. Высокоостровская, А.И. Краснов, А.Н. Сергеев // Российский геофизический журнал. - 1999. - № 15-16.-С. 149-154.

22. Болтыров В.Б., Слободчиков Е.А., Мельников А.Э. Состав и строение Таборинской свиты, как коллектора для захоронения ЖРО // II Уральский Международный экологический конгресс «Экологическая безопасность промышленных регионов». - Пермь. -2011.

23. Серых A.C. Основы технологии поисков месторождений урана в палеоруслах // Российский геофизический журнал - 1999. - № 15-16. - С. 72-81.

24. Белов К.В. Обоснование возможности создания полигона по захоронению жидких промышленных отходов в сложных гидрогеологических условиях (на примере Теча-Бродской структуры, район Производственного Объединения «Маяк»): автореф. дис. ...канд. геол.-мин. наук: 25.00.07 / Белов Константин Владимирович. - М., - 2012. - с. 26.

25. Патент 2122755. Россия, кл.О 21 F 9/24 Болтыров В.Б., Лещиков В.И., Лучинин В.И., Марков С.Н. - № 96102497/25. Заявлено 12.02.1996. Опубликовано 27.11.1998. Бюллетень №33.

26. Болтыров В. Б. Палеорусла древних рек Зауралья как пласты-коллекторы для безопасного захоронения жидких промышленных отходов // Известия УГГУ. - 2003. - № 18. Серия: Геология и геофизика. - С.298-301.

27. Долбилин С. И. История поисков, разведки и разработки месторождений урана на Урале // Разведка и охрана недр. - 2005. - № 10. - С. 11-18.

28. Ладейщиков A.B. Геология гидрогенных месторождений урана палеодолинного типа в Зауралье, перспективы развития и освоения Зауральского урановорудного района // Изв. ВУЗ, Горный журнал. - 2003, - № 4. - С. 58-61.

29. Слободчиков Е. А., Мельников А. Э. Состав и строение таборинской свиты как коллектора для захоронения жидких отходов. Уральская горнопромышленная декада, 4-13 апреля 2011 года, г. Екатеринбург. Международная научно-практическая конференция «Уральская горная школа -регионам». - с. 449.

30. Мельников А.Э., Слободчиков А.Э. Состав и строение таборинской свиты как коллектора для захоронения жидких отходов. - 2012, - Екатеринбург: Литосфера. -2012. - № 3. - С. 151-153.

31. Данилов Владислав Владимирович. Математическое моделирование глубинного захоронения жидких радиоактивных отходов: на примере Сибирского химического комбината: дисс. ...канди. геол.-мин.наук: 25.00.07 / Данилов Владислав Владимирович.- Томск, -2010.- 188 с.

32. Ковальчук А.И., Вдовин Ю.П., Козлов A.B. Формирование химического состава подземных вод Зауралья. -М.: Изд-во Наука, 1980. - 183 с.

33. Максимович Н.Г., Казакевич C.B., Блинов С.М. Гидрогеологические условия западной части Курганской области // Вестник Пермского университета. -Пермь: еология, 2001. - Вып. 3. С. 159-178.

34. Гуляев А.Н., Осипова А.Ю. Сейсмичность среднего Урала и строительство в регионе. «Архитектон: известия вузов». - 2013. -№ 42.

35. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99): Гигиенические нормативы. - М.: Центр санитарно-эпидемиологического нормирования, гигиенической сертификации и экспертизы Минздрава России. -1999.

36. Белицкий A.C., Орлова Е.И. Охрана подземных вод от радиоактивных загрязнений. - М.: Медицина, 1968.

37. Отчет по экологической безопасности за 2012 Белоярской АЭС.

38. Kumar С.Р. Groundwater flow models //National Institute of Hydrology.

39. Бочевер Ф.М., Лапшин H.H., Орадовская А.Е. Защита подземных вод от загрязнения. М.: Недра, 1979. - 254 с.

40. Болтыров В.Б., Слободчиков Е.А., Мельников А.Э. Моделирование распространения ЖРО на Среднеуральском полигоне подземного захоронения. II Уральский Международный экологический конгресс «Экологическая безопасность промышленных регионов» - Пермь. -2011.

41. Тарасевич Ю. И. Природные сорбенты в процессах очистки воды / Ю.И. Тарасевич // К.: Наукова думка, 1981. - 208 с.

42. Каримов Р.Х., Киселев A.A., Копылов A.C., Куранов П.Н., Расторгуев A.B., Хохлатов Э.М. Программы и модели для решения задач, связанных с подземными водами // Международный журнал "Программные продукты и системы". - № 3. - 2003.

43. Мироненко В.А., Румынии В.Г. Проблемы гидрогеоэкологии. Монография в 3-х томах. Том 1. Теоретическое изучение и моделирование геомиграционных процессов. М.: Издательство Московского государственного горного университета, 1998. - 611 с.

44. Мироненко В.А. Динамика подземных вод. М.-.Издательство Московского государственного горного университета, 2001. - 519 с.

45. Азиз X., Сеттари Э. Математическое моделирование пластовых систем. Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2004. -416 с.

46. Мельников А.Э. Физико-химические исследования и математические модели для обоснования захоронения ЖРО / А.Э. Мельников // Всероссийская научно-практичская конференция с международным участием "Проблемы безопасности и защиты насеения и территории от чрезвычайных ситуций" (Безопасность -2011). - Уфа. - с 309.

47. A.A. Зубков, В.В. Данилов, А.Д. Истомин, М.Д. Носков. Прогнозное моделирование распространения фильтрата жидких радиоактивных отходов в пластах-коллекторах полигона глубинного захоронения сибирского химического комбината // Вестник Томского государственного университета. - №306. -2008.

48. Мельников А. Э. Моделирование захоронения жидких радиоактивных отходов на Среднеуральском полигоне подземного захоронения Уральская горнопромышленная декада, 4-13 апреля 2011 года, г. Екатеринбург. Международная научно-практическая конференция «Уральская горная школа -регионам». - С. 451

49. Мельников А.Э. Моделирование распространения жидких радиоактивных отходов в пласте-коллекторе. VI Всероссийской молодежной научно-практической конференции по проблемам недропользования (с участием иностранных ученых), проводимой Институтом горного дела УрО РАН совместно с Институтом геофизики УрО РАН, Уральским государственным горным университетом. -2012.

50. Болтыров В.Б., Паняк С.Г., Мельников А.Э., Слободчиков Е.А. Среднеуральский полигон подземного захоронения жидких радиоактивных отходов. Известия высших учебных заведений Горный журнал. - 2012. -№ 2. - С. 74-79.

51. Мельников А. Э. Обоснование безопасности захоронения ЖРО на Верхнеталицком участке Талицкой палеодолины. X Уральская горнопромышленная декада. Международная научно-практическая конференция «Уральская горная школа - регионам»: изд УГГУ. - 2012. - С. 479.