О проекте подземной исследовательской лаборатории в Нижнеканском массиве. Программа исследований В.П.Бейгул Руководитель проектов, ФГУП «Национальный оператор по обращению с РАО» 1 Цели создания подземной лаборатории • Уточнение характеристик вмещающего массива горных пород, подтверждение пригодности массива пород для безопасного глубинного захоронения долгоживущих ВАО и САО • Уточнение изолирующих свойств системы инженерных барьеров • Отработка технических решений и транспортно-технологических схем по строительству и эксплуатации будущего объекта окончательной изоляции РАО Схема подземной исследовательской лаборатории Основные сооружения подземной лаборатории • Три вертикальных ствола глубиной по 500 м сечением по 6.0 м • Поверхностная инфраструктура, в том числе наземные здания и сооружения на приствольных площадках • Горизонтальные горно-капитальные выработки сечением 20 м2 общей длиной 5000 м • Четыре горизонтальные выработки сечением 40-60 м2 общей длиной 600 м и четыре вертикальные скважины глубиной по 75 м Основные породы массива Гнейсы (~80%) Мигматизированный гнейс под микроскопом Метадолериты (~20%) Метадолерит под микроскопом Скальный массив представлен в разной степени метасоматически измененными гнейсами различного состава и дайками долеритов, является устойчивым горным блоком. Этапы и сроки исследований I этап - 2018-2024 (5 лет): Исследования массива пород до глубины 520 м в ходе строительства трех вертикальных стволов глубиной до 520 м диаметром по 6.0 м. Исследования массива пород на площади 360*730 м в диапазоне глубин 450-520 м выполнение комплекса инженерно-геологических изысканий, натурных и лабораторных исследований в горизонтальных выработках общей длиной 5000 м и в пробуренных из них разведочных скважинах. Отработка технологических операций строительства камер и скважин захоронения РАО. II этап – с 2024 г. Отработка технологических операций обращения на имитаторах РАО - в подземных сооружениях подземной лаборатории. Исследования технологии сооружения и изолирующих свойств элементов системы инженерных барьеров в четырех горизонтальных выработках общей длиной 600 м и четырех вертикальных скважинах глубиной по 75 м. Продолжение исследований массива пород в горизонтальных транспортно-вентиляционных выработках общей длиной 5000 м. Основные виды исследований характеристик массива пород и подземных вод • Гидрогеологические и гидрогеохимические исследования в горнокапитальных выработках и скважинах в массиве пород; • Геодинамические и сейсмические исследования на поверхности и в подземных условиях; • Уточнение параметров инженерных барьеров Гидрогеохимические и радиометрические исследования Цель - определение пространственновременных изменений в химическом и радионуклидном составе подземных вод. Поиск и прослеживание потенциальных каналов возможной миграции радионуклидов. Измеряемые величины и методы измерений: 1. Химический состав подземных вод – химикоаналитические исследования. 2. Границы инженерно-геологических элементов и тектонических нарушений – метод съемки пространственно-временного Основные задачи: 1. Установление реальных противо- распределения эманаций гелия и радона. миграционных свойств массива горных пород; 3. Радионуклидный состав проб воды и 2. Поиск и картирование потенциальных растворенных веществ – на пробах воды и газа. 4. Степень развитости и пространственная 3. Определение интенсивности геохимических ориентация каналов возможной миграции радионуклидов – трассерные тесты процессов в камерах изоляции. (геомиграционные исследования). каналов миграции радионуклидов; 5. Исходный радиационный фон горных выработок объекта и прилегающих территорий – дозиметрические исследования. Геодинамические исследования. Маркшейдерско-геодезическое сопровождение объекта Цель – определение смещений инженерно- Измеряемые геологических элементов. измерений: Основные задачи: величины и методы 1. Вертикальные смещения геометрическое нивелирование. – 1. Установление величин горизонтальных и вертикальных смещений массива пород и инженерных объектов в зоне влияния строительства в процессе всего жизненного цикла объекта до его полного заполнения отходами; 2. Горизонтальные смещения – линейноугловые построения (полигонометрия как частный случай). 2. Измерение величин раскрытия трещин и конвергенции массива. 4. Смещения блока массива пород (конвергенция) – скважинные реперные наблюдения. Необходимы только в случае подозрения на серьезные подвижки инженерно-геологических элементов. 3. Раскрытие трещин – инструментальные измерения (линейки, микрометры, штангенциркули). Определение параметров инженерных барьеров Определяемые параметры Цель – оценка способности инженерных барьеров к долговременной надежной изоляции отходов в естественных условиях. для имитатора РАО класса 1 1.Скорость сквозной коррозии стальных стенок упаковок в условиях взаимодействия с измененными Основные задачи: параметрами воды. 1. Определение остаточных изоляционных 2.Скорость разрушения стеклянной свойств инженерного барьера, после имитации комплексного деструктивного воздействия на него матрицы при возможном контакте с водой. подземных вод и теплового потока от пенала с 3.Динамика распределения температуры в имитатором ВАО; бентонитовом барьере. 2. Оценка однородности и прочих оговоренных в для имитаторов РАО класса 2 проекте первичных свойств инженерного барьера 1.Скорости выщелачивания из матрицы. при выбранном способе его исполнения. 2.Пустотность в бентонитовом барьере. 3.Физико-механические, фильтрационные и геохимические характеристики бентонитового барьера. Термометрический контроль. Исследование теплофизических характеристик пород в естественных условиях Цель – актуализация температурных моделей и уточнение проектных решений по выбору конструкции подземной части объекта изоляции РАО, в частности шага между выработками и скважинами, т.к. в основе этих решений лежат значения теплофизических параметров, достоверное определение которых возможно только с помощью прямых термометрических измерений, проводимых непосредственно в массиве горных пород. Измеряемые величины – значения температур массива горных пород в разнящихся по удаленности от источника тепла точках. Метод измерений – с помощью преобразователей термоэлектрических, по ТАДУ 405220.002ТУ. Параметрическую информацию с этих преобразователей предлагается считывать посредством прибора «Термодат-25M1» или его аналога. Основные задачи: 1. Установление пространственно-временной характеристики температурного поля от скважин с имитаторами ВАО; 2. Определение величин теплофизических характеристик пород в натурных условиях. Расчетное температурное поле в центральном сечении через 50 лет после начала загрузки РАО Основные организации – участники исследований в ПИЛ Российские организации: • ИГЕМ РАН (г. Москва) • Санкт-Петербургское отделение ИГЭ РАН • ИФХЭ РАН • ИБРАЭ РАН • МГУ им. Ломоносова • ИВМ РАН • Красноярскгеология Зарубежные организации: • DBE Technology • BGR • GRS E-mail: info@norao.ru