Вариант одного из барьеров защиты от миграции рао

Островецкой аэс

Лиловым цветом выделена гравийная отмостка

Характеристики геологических пород

Характеристики изоляции РАО в различных типах скальных пород существенно различаются в зависимости от минерального состава, механической стабильности геологического пласта и гидрологии окружающей среды.

Представляющие интерес геологические формации, в которых могут размещаться ОЯТ и РАО, включают в себя: соляные пласты, осадочные, магматические и, а в случае применения методов приповерхностного захоронения — различные по составу почвы.

Соляные породы (галиты)заслуживают наибольшего внимания. Эта самая рас­пространенная осадочная порода рассматривается в связи с ее благоприятными свойствами и широким распространением в виде цельных структур внутри геологических формаций, что указывает на их стабильность в течение продолжительного времени (миллионов лет). Соляные породы существуют в виде осадочных пластов или куполов каменной соли, свойства которой не меняются при температуре до 200 °С.

Соль является наиболее пластичной из всех пород и способна затягивать тре­щины и выборки хранилища.Это свойство делает ее в большой степени непроницаемой для газов и жидкостей.Другими благоприятными свойствами соляных пород являются большой предел прочности на сжатие, высокая теплопроводность и легкость разработки пластов. Однако вследствие высокой растворимости соли в воде грунтовые воды могут нарушить геологическую целостность такого хранилища. Другими потенциальными недостатками этих пород являются: существование карманов с раствором соли и включений, растворы которых могут мигрировать при влиянии температурных условий; вероятность взаимодействия материала упаковки с солью; низкая способность к сорбции; возможные перемещения соли.

Тем не менее проходка штолен и штреков в массиве каменной соли может вестись с высокой скоростью (до 1000 м/мес) машинным способом. Возраст соляных куполов составляет более 200 млн. лет, что свидетельствует об их высокой стабильности.Скорость роста соляных куполов равна до 1,3 мм/год. При такой скорости вертикального поднятия хранилище, расположенное на глубине 200 м, приблизится к поверхности на 1,5 м через 1000 лет. Каменная соль в куполе может находиться в зависимости от глубины расположения в двух состояниях: упругопластическом и пластическом, что позволит сооружать двухуровневые хранилища. В упругой зоне (на верхнем уровне) можно будет размещать горячие пеналы с ОЯТ, в пластической зоне (на нижнем уровне, на глубине 500—1000 м) — захоранивать как остывшие пеналы с ОЯТ, так и упаковки с высокоактивными РАО.

Гипсовые формации в основном состоят соответственно из сульфата кальция и его гидрата. Они растворимы в воде, хотя и меньше, чем галиты, и относительно непластичны. Их химическая совместимость с формами РАО в хранилищах может быть больше, чем в случае галитов, а их сорбционные характеристики лучше, чем у галитов, однако следует отметить, что относительно большое содержание гидратной воды в гипсе делает его менее приемлемым для захоронения РАО, чем галит.

Магматические породы рассматриваются как наиболее эффективные средыдля сооружения в них хранилищ для глубокого подземного захоронения РАО. Эти породы обладают долгосрочной стабильностью, высокой прочностью, хорошей химической устойчивостью, относительно высокой теплопроводностью и малой пористостью. Они обычно существуют в виде массивных однородных формаций. На рассматриваемых для создания хранилищ глубинах эти породы являются хрупкими, непластичными, и, таким образом, возможно существование в них разломов или вторичных трещин. Из-за наличия этих разломов они обычно содержат грунтовые воды в связанных с ними вторичных трещинах, что может отрицательно сказаться на надежности хранилища.

Магматическими породами, представляющими интерес в отношении организации захоронения РАО, являются базальт и вулканические туфы. Базальт, как правило, встречается в виде больших платообразных масс, сосредоточенных в континентальных районах. Базальт имеет среднюю теплопроводность, малую ионообменную способность, высокие температуру плавления и предел прочности на сжатие, но, как правило, в базальте существуют разломы или вертикальные трещины. Там, где базальт содержится в виде массива, он практически непроницаем; в тех местах, где существуют разломы и трещины, через него могут проходить значительные количества грунтовых вод.

В качестве пород, в которых возможно размещение отходов, рассматриваются глинистые формации. Они охватывают широкий диапазон материалов, в том числе глину и сланцы. В основном глинистые формации имеют низкую проницаемость, хорошие сорбционные характеристики и низкую растворимость. Потенциальными недостатками являются: обезвоживание водосодержащих глинистых минералов под действием тепловой нагрузки; низкая теплопроводность и нежелательные изменения механических свойств породы; наличие органических веществ и газов; существование неоднородностей и возможные трудности при разработке и проведении открытой выработки.

Известковые формации представляют собой породы, состоящие в основном из карбоната кальция. Типичным представителем этих пород является известняк. Они имеют среднюю растворимость и необязательно являются сухими. Иногда в них содержатся каналы, через которые может протекать вода, и в целом они считаются менее благоприятными для захоронения отходов по сравнению с другими видами пород. Однако в этих формациях иногда существуют сухие шахты, и при определенных обстоятельствах рассматривается вопрос о размещении в них хранилищ.

Песчаники и песчанистые отложения обычно являются пористыми и проницаемыми для воды. Если эти породы залегают глубоко, то они могут представлять интерес в качестве среды для захоронения РАО. А если к тому же они изолированы от поверхностных слоев глинистыми породами, то пригодны для глубинного захоронения ЖРО. Пески могут представлять интерес и в случае захоронения РАО в приповерхностных слоях.

В качестве сред для глубинного захоронения РАО рассматриваются также пласты железной руды.