В 2022 г. в Институте проблем безопасного развития атомной
энергетики РАН (ИБРАЭ) вышел отчет о работе Института за 2021 год [1]. В этом
отчете даны ссылки на 9 работ и написано, что в 2021 г. в Железногорске был
открыт Филиал ИБРАЭ. Открытие Филиала означает, что могильнику высокоактивных
отходов в Красноярском крае уделяется очень большое внимание.
Согласно
отчету [1] основными направлениями деятельности по могильнику были:
«безопасность глубинного геологического захоронения РАО», и «разработка и
применение расчетно-методического инструментария оценки безопасности объектов
ЯТЦ». По обоим направлениям, по-моему, нет ни одной
стоящей работы. Сотрудники ИБРАЭ из кожи вон лезут, восхваляя могильник.
ИБРАЭ является ответственным за научное сопровождение работ
в подземной исследовательской лаборатории (ПИЛ). Так у них называется первая
очередь пункта глубинного захоронения радиоактивных отходов (ПГЗРО),
расположенного примерно в 5 км от Железногорска. Необъективность и некомпетентность
работ отчета [1] еще раз подчеркивают, что ПИЛ является просто ширмой для
сооружения могильника высокоактивных отходов.
Из отчета
ИБРАЭ [1] ясно, что они не могут предложить реальных экспериментов по оценке
безопасности ПГЗРО, в основном по двум причинам: по своей некомпетентности и
из-за того, что эти эксперименты могут показать невозможность сооружения
могильника. Поэтому целью данной работы является обоснование экспериментов,
необходимых для реальной оценки безопасности могильника.
Эксперименты на
американских ПГЗРО
Для оценки безопасности ПГЗРО просто нужно выполнить
работы, аналогичные тем, которые были выполнены в США для глубинного могильника
высокоактивных РАО и ОЯТ Юкка-Маунтин, а также для глубинного могильника
трансурановых отходов Waste
Isolation Pilot Plant (WIPP). Могильник
Юкка-Маунтин до сих пор не эксплуатируется, WIPP эксплуатируется с 1999 г.
Юкка-Маунтин
На рисунке 1 показана схема
могильника в хребте Юкка-Маунтин согласно [2]. Размещение отходов должно
происходить внутри нескольких петель в сквозных горизонтальных выработках. К
петлям должны быть пройдены две наклонные выработки с поверхности: северная и
южная. К настоящему времени на сквозные выработки нет разрешения, поэтому
пройдено несколько тупиковых горизонтальных выработок, которые используются
для исследований последствий захоронения
ОЯТ и ВАО.
Рисунок 1 – Схема могильника Юкка-Маунтин [2]
Могильник высокоактивных отходов Юкка-Маунтин расположен на
глубине около 300 м в зоне аэрации выше уровня подземных вод примерно на 300
м., т.е. там практически сухо. В статье [3] я уже писал, какие колоссальные
работы были выполнены для оценки безопасности могильника Юкка-Маунтин, в
частности я написал: «В 1997 году был пройден 8 км петлеобразный туннель в горе, а в 1998
году поперечный 3 км туннель, кроме того, были пройдены многочисленные
тупиковые туннели. Все эти туннели создали внутри Юкка-Маунтин крупнейшую в
мире подземную лабораторию».
Согласно [4] один из тупиковых туннелей такого же размера и
формы, как туннели для размещения РАО, использовался для длительного
эксперимента. В нем было установлено 9 канистр с нагревателями, чтобы
воспроизвести высокие температуры, создаваемые отходами. В декабре 1997 года нагреватели
были включены. В течение следующих четырех лет воздух в тупиковом туннеле нагрелся почти до 400 градусов по Фаренгейту, т.е.
вдвое выше температуры кипения воды! (200оС = 392оF).
Все это время более трех тысяч датчиков, прикрепленных к
кабелю длиной 10 000 футов (3 км) измеряли, как вода, воздух и камень реагируют
на тепло. Это было нужно для понимания того, как высокая температура влияет на
горный материал, что позволит лучше спроектировать как расстояние между
туннелями для размещения отходов, так и расстояние между контейнерами отходов в
туннелях.
В январе 2002 года обогреватели были отключены, воздух и горные
породы охлаждались. На этом этапе охлаждения продолжалось наблюдение с помощью
специальной веб-камеры, которая показывала живое изображение тупикового туннеля.
Было получено, что каменный материал реагирует на тепло точно так же, как
предполагалось, основываясь на проведенных
лабораторных испытаниях. Изменения в химическом составе воды тоже были
такие, как и ожидалось, учитывая состав
минералов в породе. Это было очень важно для получения уверенности в том, что компьютерные модели предсказывают, что
произойдет на самом деле.
WIPP
Могильник трансурановых отходов WIPP расположен на глубине
около 650 м в отложениях соли, воды там нет, т.е. практически сухо. На рисунке
2 приведена схема могильника согласно [5].
Рисунок 2 – Схема могильника WIPP [5]
В моей статье [6] приведена схема
глубинного могильника, который сооружается в Красноярском крае, где отходы
расположены на двух уровнях на расстоянии 75 м, соединенных скважинами. Из рисунков 1 и 2 видно, что горные
выработки, предназначенные для размещения РАО, располагаются на одном уровне,
как в Юкка-Маунтин, так и в WIPP. В [6] был
сделан вывод об идиотизме проекта ПГЗРО в Красноярском крае, американские
могильники подтверждают этот вывод.
На могильнике WIPP, как и в
Юкка-Маунтине, также проводились длительные эксперименты, которые описаны в [5].
Было проведено несколько крупномасштабных испытаний на тепловых структурных
взаимодействиях для проверки методов, используемых для прогнозирования
производительности хранилища.
Аппаратура
для этих испытаний включала установку более 4200 датчиков, включая датчики
закрытия помещения, скважинные экстензометры, датчики напряжений, скважинные
инклинометры, стационарные эталонные датчики, скважинные тензодатчики,
термопары, измерители теплового потока, датчики мощности нагревателя, датчики
окружающей среды и вентиляционные датчики. Большинство датчиков были приборами
дистанционного считывания, которые контролировались автоматизированной системой
сбора данных, но были и приборы с ручным считыванием данных.
Первоначальные
испытания проводились в период с 1983 по 1986 год, начиная с первоначального
испытания на гидроразрыв пласта в декабре 1983 года. Проведение этих первоначальных тестов
завершилось еще одним испытанием гидравлического разрыва пласта в феврале 1986
года. Другие тесты были проведены позже, в основном с 1988 по 1990 гг.,
некоторые эксперименты продолжались до времени написания отчета [4] в 1997 г.
Как я понял,
в основном проводилось слежение за состоянием соли в отдельных изолированных горных
выработках, хотя кое-где проводили нагрев с источником 18 Вт/м2.
Дело в том, что соль является текучим материалом, поэтому выработки с отходами
со временем поглощаются солью. Поэтому целью длительных экспериментов было
получение данных для оценки безопасности могильника.
Могильник в Красноярском крае
Длительные
эксперименты в обоих ПГЗРО США проводились в условиях, которые будут
существовать в могильниках в течение многих тысяч лет. Для могильника в
Красноярском крае такие эксперименты в принципе невозможны, после закрытия
могильник будет затоплен подземными водами. Спрашивается, на хрена сооружать
сухую ПИЛ, если в ней будет невозможно проводить эксперименты в условиях
затопления, которые будут существовать многие тысячи лет.
Можно пофантазировать,
что для подобных экспериментов можно использовать консервируемые и
ликвидируемые рудники. Я погуглил по этому поводу и получил, что при затоплении
существующих рудников невозможно создать условия, которые будут существовать
при закрытии и затоплении красноярского могильника.
Эксперименты
в затопленном могильнике крайне необходимы для проверки в натурных условиях
выводов, сделанных в моей статье [6], что тепловыделение
отходов класса 1, обязательно вызовет подъем загрязненных подземных вод по
трещинам и горным выработкам, а активность подземных вод может достигать
активности среднеактивных ЖРО по всей мощности водоносного горизонта. Т.е.
сооружение ПГЗРО в принципе недопустимо.
В статье [6] я рассмотрел
расчеты нагрева могильника, выполненные в ИБРАЭ [7]. В этих расчетах было
получено, «что практически все тепло будет поглощено окружающей породой без
существенного увеличения температуры. Тем не менее в течение небольших промежутков
времени температура в объеме ПГЗРО превысит 100°С». На этапе остывания через
100 лет температура в объеме ПГЗРО выравнивается и составляет 90-95°C, а через
3500 лет практически возвращается к исходным значениям.
В статье [6] я
написал, что эти результаты можно считать полной туфтой не только из-за
занижения в 2 раза массы стекла в скважинах. Есть данные, в которых энерговыделение
остеклованных отходов превышает 20 кВт/м3 в течение до 100 лет. Т.е.
в 20 раз больше, чем принималось в расчетах [7].
Рекомендуемые исследования последствий
нагрева отходов класса 1
Исследования в скважинах диаметром 1,3 м
В [6] я
обобщил проектные материалы по ПГЗРО, согласно которым отходы класса 1
собираются захоранивать в скважинах диаметром 1,3 м и глубиной 75 м. Остеклованные
отходы заливаются в бидоны диаметром 0,65 м и высотой 1 м, бидоны по 3 штуки
помещают в пеналы, которые от стенок скважин отделены инженерными барьерами, с
которыми пока не определились, но в основном талдычат про бентонитовые глины.
Подземная
исследовательская лаборатория занимает меньше 10% от предполагаемых горных
выработок первой очереди могильника, т.е. она сооружается для обмана
общественности, что сооружается ПИЛ, а не ПГЗРО. Согласно схеме ПГЗРО для ПИЛ
собираются пробурить 6 скважин диаметра 1,3 м, а для всего могильника 462
скважины.
Чтобы
понять к каким последствиям приведет нагрев отходов класса 1 не надо сооружать
ПИЛ, более того, ее сооружение все испаскудит, т.к. в ПИЛ подземные воды будут
откачиваться. Чтобы оценить последствия нагрева отходов класса 1 нужно с
поверхности пробурить скважины диаметром 1,3 м и глубинной порядка 100 м, чтобы
глубина воды в скважинах была заметно больше 75 м. Количество скважин можно
принять равным 6, как в ПИЛ.
Для
экспериментов в бидоны диаметром 0,65 м и высотой 1 м следует залить
нерадиоактивное боросиликатное стекло, в составе стекла должен быть хорошо детектируемый трассер. В каждом бидоне
следует разместить нагреватель, мощность которого можно менять, при 0,3 кВт
тепловыделение соответствует 1 кВт/м3. Нагреватель должен равномерно
нагревать стекло по всему объему бидона.
По всей
глубине скважин следует установить датчики температуры. Возле скважин диаметром
1,3 м следует пробурить обычные наблюдательные скважины на расстоянии от
десятков сантиметров до нескольких метров, в этих скважинах также следует
установить датчики температуры. Кроме измерения температуры следует проводить
отбор проб на измерение концентрации используемого трассера, как в скважинах
диаметром 1,3 м, так и в наблюдательных скважинах.
Следует
провести несколько видов экспериментов. В одних экспериментах следует использовать
бидоны, пеналы и предполагаемые инженерные барьеры такие же и в таком же
количестве, как предполагается для захоронения отходов класса 1. В одних
случаях следует доводить подземные воды до кипения, в других случаях
ограничиться температурой немного меньше 100о.
После 5
лет такой выдержки следует оценить
коррозию стенок бидонов и контейнеров, а также состояние инженерных
барьеров, как при кипении, так и при простом нагревании. Если трассер будет
обнаружен в скважине диаметром 1,3 м, или в наблюдательных скважинах, то такое
захоронение отходов класса 1 следует считать абсолютно недопустимым.
При
глубинном захоронении высокоактивных отходов стенки бидонов и контейнеров
обычно не учитываются при оценке поступления радионуклидов в подземные воды.
Поэтому следует провести эксперименты при захоронении безоболочных блоков
боросиликатного стекла. Для инженерных барьеров следует ограничиться одной
бентонитовой глиной. Следует провести 5-летние эксперименты как при кипении
подземных вод, так и при нагревании до почти 100о.
Полученные
концентрации трассера в скважинах диаметром 1,3 м и в наблюдательных скважинах
следует учитывать при оценке поступления радионуклидов в подземные воды при
моделировании в геомиграционных моделях. Полученные во всех экспериментах распределения
температуры вокруг скважин диаметром 1,3 м следует учитывать при моделировании нагрева
горных пород в могильнике.
Предлагаемые
эксперименты в скважинах диаметром 1,3 м, кроме изучения влияния нагрева на
захоронение, должны оценить возможность вертикального размещения блоков стекла
на глубину 75 м. При таком размещении давление на нижние блоки достигает
десятков тонн, что должно приводить к растрескиванию блоков. Поэтому есть
предложения размещать отсклованные отходы класса 1 не вертикально, а
горизонтально. Это еще одно свидетельства идиотизма проекта ПГЗРО.
Исследования в глубоких скважинах
Предлагаемые
эксперименты в скважинах диаметром 1,3 м способны характеризовать только
верхний, сильно трещиноватый слой гнейса. Отходы предполагается захоранивать на
глубине около 500 м. Поэтому для оценки влияния тепловыделения на перенос
радионуклидов по трещинам в породе следует использовать глубокие скважины. Согласно
моему подсчету к настоящему времени на месте ПГЗРО пробурено 13 скважин, глубина которых примерно от 500 до
700 м, диаметр около 5 см.
Кроме изучения керна глубокие скважины используются для
определения коэффициента фильтрации. Такие работы проводили красноярские
геологи под руководством А.Ю.Озерского. В моей статье [8] показано, что красноярские геологи проводили оценку коэффициента
фильтрации по своей, официально не утвержденной методике. Весьма вероятно, что
красноярскими геологами величина коэффициента фильтрации была занижена до 100
раз. Поэтому оценки безопасности могильника нельзя использовать для разного
рода экспертиз и выдачи лицензий, т.е. сооружение ПГЗРО проводится незаконно.
В отчете ИБРАЭ за 2021 г. приводится статья [9] по оценке
коэффициента фильтрации, результаты которой вызывают большие сомнения. Но что
характерно, эти результаты совпадают с результатами красноярских геологов. Получается,
что красноярские геологи и сотрудники ИБРАЭ лезут вон из кожи, чтобы обмануть
общественность в безопасности могильника.
Если в скважине установить перемычку и нагревать воду ниже
перемычки, то вода будет фильтроваться вверх, обходя перемычку по трещинам в
породе. Чем больше коэффициент фильтрации породы, тем больше будет поток вводы
вверх. Этот поток в моей статье [6] рассматривался, как один из механизмов
загрязнения водоносного горизонта над могильником. Эксперименты в глубоких
скважинах по влиянию тепловыделения на поступление воды вверх одновременно
являются экспериментами по оценке коэффициента фильтрации.
Вода, обойдя верхний пакер, попадает обратно в ствол
скважины. Из-за градиента температуры вода по скважине поднимается вверх до
кровли водоносного горизонта. Такой процесс имитирует подъем загрязненных вод
по пяти вертикальным горным выработкам, которые должны быть пройдены согласно
проекту могильника. Этот процесс в [6] был рассмотрен, как второй, основной
механизм загрязнения водоносного горизонта.
Для оценки переноса радионуклидов по трещинам в гнейсе и по
вертикальным горным выработкам следует с помощью пакеров выделить в скважине
участок длиной 75 м на глубине около 500
м. Пакер (англ. packer - уплотнитель) - устройство,
предназначенное для разобщения 2-х зон ствола скважины. Следует запустить в
воду скважины между пакерами хорошо детектируемый маркер.
Для нагрева воды в скважине следует использовать ТЭН длиной
75 м, который располагается между пакерами в выделенном участке скважины.
Мощность ТЭНа должна обеспечивать кипение воды в скважине. На глубине 500 м
давление воды составляет 50 атм, а температура кипения 262о.
В каждой из 13 глубоких скважин следует проводить
эксперименты, измеряя температуру воды как между пакерами, так и выше их по
всему стволу скважины. Между пакерами следует измерять и давление. Кроме того,
следует отбирать пробы воды из скважины для измерения концентрации маркера как у
верхнего пакера, так у поверхности воды в скважине, прокачку скважины делать не
надо.
Изменение температуры воды между пакерами следует проводить
скачкообразно, вплоть до кипения. На каждом из значений температуры следует дожидаться
стационарного (не зависящего от времени) состояния. Такие эксперименты можно
проводить не только на глубине около 500 м, но выше, до 200 м.
Для очень консервативной оценки подъема загрязненных вод по
вертикальным горным выработкам эксперимент можно значительно упростить. Без
всяких паркеров просто запустить маркер в забой скважины, скачкообразно
нагревать воду вплоть до кипения, и измерять концентрацию маркера у поверхности
воды в скважине.
Полученные результаты следует оценивать как качественно,
так и количественно. В зависимости от результатов следует использовать разные
способы их интерпретации. Можно использовать гидрогеологические формулы, или
численные модели, как это сделано в вышеупомянутой статье [9]. При экспериментах
с пакерами следует оценивать величину коэффициента фильтрации.
Обсуждение
Возможно, не
все экспериментальные работы могут быть
выполнены в том виде, который предложен выше. Но все равно, предложенные
работы, на мой взгляд, значительно серьезнее всего того, что напридумывали в
ИБРАЭ. Сначала они назвали свой опус «стратегический мастер-план», потом «эволюционная проработка
облика», что является еще более изощренным издевательством над русским языком.
«Проработка облика» отличается от «мастер-плана» наличием большого
количества работ, которые должны быть выполнены в ПИЛ, но подавляющее большинство
этих работ просто высосаны из пальца. Стоимость сооружения ПГЗРО под видом ПИЛ
оценивается примерно в 1 миллиард долларов, т.е. во много десятков миллиардов
рублей.
Предложенные в статье работы могут быть выполнены без
проходки дорогостоящих горных выработок. Стоимость их может составлять до сотен
миллионов рублей, т.е. в сотни раз меньше, чем сооружение ПГЗРО. Полученные
результаты, наверняка, сделают бесполезным сооружение ПГЗРО.
Я уверен, что предложенные мной экспериментальные работы не
будут даже рассмотрены для выполнения. Можно быть уверенным, что свора разного
рода якобы научных организаций, возглавляемых ИБРАЭ, уже давно поделила будущие
десятки миллиардов рублей, они только ждут, когда эти рубли появятся в их
карманах.
Выводы
В моей статье по конструкции могильника [6] были сделаны
нижеприведенные выводы, все эти выводы относятся и к данной статье. Предложенные
в данной статье экспериментальные работы соответствуют третьему подпункту
второго вывода.
1.
Существующий проект ПГЗРО является преступлением перед будущими поколениями.
Преступлением являются также любые работы по этому проекту.
2. В настоящее
время разработка проекта ПГЗРО, обеспечивающего безопасность будущих поколений,
абсолютно не возможна. До разработки проекта нужно выполнить следующие работы:
- провести
выбор места расположения ПГЗРО, обеспечивающего безопасность будущих поколений;
- провести
исследовательские работы по конструкции могильника, для обеспечения
безопасности будущих поколений;
- одним из
видов работ должны быть исследования подъема загрязненных подземных вод за счет
тепловыделения отходов класса 1.
3. Будущий проект ПГЗРО должен
обеспечивать возможность извлечения отходов на срок не менее 300 лет.
В США на все исследовательские
работы для глубинного могильника высокоактивных отходов Юкка-Маунтин ушло более
20 лет и более 10 млрд. долларов.
Я
уверен, что предложенные в данной статье экспериментальные работы при их надлежащем
выполнении подтвердят выводы о невозможности сооружения могильника по
существующему в настоящее время проекту.
Поэтому сооружение первой очереди ПГЗРО под видом ПИЛ можно считать
преступлением перед будущими поколениями и нецелевым расходованием бюджетных
средств.
Литература
1.
Основные результаты работ за 2021 г. / Под общ. ред. акад. РАН Л. А. Большова;
Ин-т проблем безопасного развития атомной энергетики Российской академии наук
(ИБРАЭ РАН). — М., 2022. — 114 с.
2. Yucca Mountain:
The Most Studied Real Estate on the Planet. March 2006.
3.
Б.Е.Серебряков. Оценка безопасности глубинных могильников РАО в США и в России.
Интернет-издание «Проатом», 05.10.2022.
4. Yucca Mountain: The
Making of an Underground Laboratory. Publication date 2004. Topics: nuclear, laboratory, mountain. Digitizing sponsor Department
of Energy.
5. Instrumentation of the
ThermaI/StructuraI Interactions In Situ
Tests at the Waste Isolation Pilot Plant (WIPP). SANDIA REPORT. SAND87-2686 0 UC-721. Unlimited Release Printed April 1997.
6. Б.Е.Серебряков.
Радиоактивный
Баден-Баден в Красноярском крае. Интернет-издание «Проатом», 20.04.2023.
7.
Дробышевский Н. И., Моисеенко Е. В., Бутов Р. А., Токарев Ю. Н. Трехмерное численное
моделирование теплового состояния пункта глубинного захоронения радиоактивных
отходов в Нижнеканском массиве горных пород // Радиоактивные отходы. — 2017. —
№ 1. — С. 64—73.
8. Б.Е.Серебряков.
О
недостоверности оценок безопасности ПГЗРО. Интернет-издание «Проатом»,
18.02.2020.
9. Расторгуев А. В., Неуважаев Г. Д., Смирнов К. Д. Интерпретация
опытно-фильтрационных работ из несовершенных скважин в слабопроницаемом
скальном массиве с учетом потока в стволе совершенной наблюдательной скважины
на примере участка «Енисейский» // Радиоактивные отходы. 2021. № 3 (16). С.
61—71.
