Введение к работе
з
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, 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).
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), Горнохимический комбинат (Красноярск-26), Производственное объединение «Маяк» (Южный Урал).
Основными источниками образования и накопления новых РАО в настоящее время являются АЭС и предприятия ЯТЦ.
В 2010 году на предприятиях, подведомственных Росатому, образовалось 3,04 млн. м жидких радиоактивных отходов с суммарной активностью 1,8x1018 Бк.
В поверхностные водные объекты в 2012 году предприятиями отрасли было отведено 178,91 млн.м сточных вод с активностью 3,33x1013 Бк.
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.
Для характеристики опасности хранения жидких радиоактивных отходов (ЖРО) в открытых водоемах хотелось бы представить наиболее известные и серьезные проблемы технологии обращения с ЖРО 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.
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-D 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» (СИ. Долбилину, А.В. 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.
