1.Может ли быть достаточно хорошо понятным поведение хранилища РАО и его потенциальное радиологическое воздействие на людей и окружающую среду в течение многих тысяч лет?
2.Может ли общество быть убеждено, что реальное поведение системы будет соответствовать предсказанному поведению?
3.Могут ли быть убедительными для широкой общественности пути реализации потенциального радиационного воздействия хранилищ РАО ?
Необходимость получения ответов на эти вопросы стимулировала возникновение и развитие научного направления, занимающегося оценкой безопасности хранилищ РАО. Во многих странах на национальном и международном уровнях проводятся исследования по этой теме. Например, созданы программы PAGIS (Европейская комиссия, 1988 г), SITE-94 (Швеция, 1996), BIOMASS (МАГАТЭ, 1996 г.) и др. В 1997 г. в рамках координационного исследовательского проекта МАГАТЭ «Усовершенствование методологии долгосрочной оценки безопасности приповерхностных сооружений для захоронения РАО» был разработан обобщенный методологический подход (ISAM), который аккумулировал опыт многих стран. Подход оказался настолько удачным, что сегодня его используют для разработки специальных методик на всех этапах обращения с РАО
[46],[47].
ISAM был опробован еще на стадии разработки при оценке приповерхностных хранилищ различных типов, а также проекта скважинного захоронения закрытых источников.
В 2002 г. МАГАТЭ развернуло новую исследовательскую программу – ASAM [48]-[50], основная цель которой – разработка практических рекомендаций по применению методики ISAM для оценки безопасности специфических объектов или ситуаций. В их числе:
– отходы и отвалы горнодобывающего и перерабатывающего производства, содержащие РАО большого объема с природными радионуклидами;
– отходы, характеризующиеся значительной неоднородностью по физическим свойствам и активности (закрытые источники ионизирующего излучения);
66
– старые хранилища, требующие повторной оценки безопасности для принятия решения о целесообразности их дальнейшей эксплуатации.
Проект был завершен в 2007 г. В результате было подтверждено, что применявшиеся ранее методологии ISAM обеспечивают хорошую основу для проведения оценок безопасности, они также пригодны для принятия мер в связи с воздействием нерадиоактивных загрязнителей.
Применительно к оценке безопасности приповерхностных хранилищ РАО, предназначенных для захоронения твердых и (или) отвержденных РАО, в России разработано РБ-011-2000 [51] "Оценка безопасности приповерхностных хранилищ радиоактивных отходов", в котором оценку безопасности хранилища РАО рекомендуется начать с определения основных исходных данных, необходимых для ее проведения. Для этого следует сгруппировать все исходные данные в отдельные блоки, каждый из которых относится к одной из подсистем, на которые может быть разбито хранилище РАО.
Подсистемы хранилища РАО. Целесообразно рассматривать хранилище РАО как совокупность следующих подсистем:
Область хранилища РАО, являющаяся источником радионукли-
дов (область источника радионуклидов) – упаковка РАО, включающая матрицу отходов, контейнер и другие элементы упаковки.
Здания, сооружения, системы и элементы хранилища РАО (ин-
женерная часть хранилища РАО) – инженерные барьеры хранилища РАО, включающие строительные конструкции, буферные материалы и запечатывающие элементы, а для приповерхностных хранилищ РАО, сооружаемых открытым способом, – покрывающий и подстилающий слои материалов.
Ближняя зона хранилища РАО – часть вмещающих или несущих грунтов контактирующих с сооружениями хранилища РАО, процессы в которых могут быть взаимосвязаны с процессами, протекающими в инженерной части хранилища РАО.
Дальняя зона хранилища РАО – часть вмещающих или несущих грунтов, контактирующих с ближней зоной хранилища РАО и биосферой, состояние и характеристики которых влияют на миграцию РВ от границы ближней зоны хранилища РАО к границе биосферы, и изменения состояния которых в связи с любыми возможными
67
процессами и событиями как природного, так и техногенного происхождения, могут привести к изменению этих характеристик.
Окружающая среда (биосфера) – совокупность всех элементов непосредственного окружения популяции человека, живущей в зоне, в которой она может подвергнуться радиационному воздействию хранилища РАО (далее – зона влияния хранилища РАО), и сама популяция.
Примечании:
1.Разбивка на указанные подсистемы является условной, но в целом отражает различие в физических и химических процессах, происходящих в хранилище, и облегчает в дальнейшем процедуру моделирования изменений, которые происходят в целом в хранилище.
2.Подобная разбивка на подсистемы вероятно возможна и для других систем хранения РАО, например, открытых водоемов-хранилищ, хвостохранилищ с соответствующей корректировкой функций подсистем и соответствующих границ подсистем.
3.Принятые при оценке безопасности хранилища РАО пространственные границы дальней зоны хранилища РАО должны быть такими, чтобы за их пределами при любых сценариях возможного нормального облучения популяции человека концентрации радионуклидов в элементах окружающей среды не могли бы превысить значения, при которых эффективные дозы облучения критической группы лиц из населения могут быть выше 10 мкЗв/год.
Определение исходных данных для оценки безопасности хра-
нилища РАО. Для подсистем, рассмотренных выше, характерны следующие исходные данные.
Исходные данные, характеризующие область источника ра-
дионуклидов: тип РАО, физико-химические характеристики РАО, радиационные характеристики РАО, материал и конструкция контейнеров и другие (более полные требования к перечню характеристик приемлемости РАО, размещаемых в хранилищах, приведены в гл. 8).
Исходные данные, характеризующие инженерную часть храни-
лища: структура системы барьеров безопасности; геометрические характеристики барьеров безопасности; используемые материалы; защитные, прочностные и другие характеристики барьеров безопасности.
Исходные данные, характеризующие ближнюю зону хранилища:
минералогический и гранулометрический состав и структура вмещающих или несущих грунтов; их физико-химические свойства, в
68
том числе: плотность, прочность, пористость, коэффициент фильтрации, коэффициенты диффузии различных радионуклидов, коэффициенты межфазного распределения или эквивалентные им при данной пористости коэффициенты задерживания различных радионуклидов и т.д.; данные, характеризующие долговременную стабильность вмещающих и (или) несущих грунтов как барьеров безопасности по отношению к изменениям геохимической обстановки, возможным под влиянием инженерной части хранилища РАО.
Исходные данные, характеризующие дальнюю зону хранилища:
те же, что и для ближней зоны, а также данных, характеризующих долговременную стабильность грунтов как барьеров безопасности по отношению к изменениям геохимической обстановки, возможным под влиянием инженерной части хранилища РАО; геологотектонические, гидрогеологические, сейсмические и инженерногеологические условия.
Исходные данные, характеризующие окружающую среду, вклю-
чая популяцию человека: топографические, демографические и гидрометеорологические условия; аспекты, связанные с деятельностью и спецификой поведения человека; характеристики биоты.
Разработка сценариев эволюции хранилища РАО. Основные понятия, связанные с эволюцией хранилища РАО.
Сценарий эволюции хранилища РАО – одна из возможных в те-
чение жизненного цикла хранилища РАО последовательностей логически связанных между собой событий, явлений и факторов природного и техногенного происхождения и физико-химических процессов, определяющих эволюцию хранилища РАО, характеристики миграции радионуклидов из него в окружающую среду, уровни облучения человека.
Эволюция хранилища РАО – логически обусловленная и упорядоченная во времени последовательность взаимосвязанных состояний хранилища, принимаемых им в течение всего жизненного цикла в результате: внешних воздействий природного и техногенного происхождения, включая инициирующее развитие аварий в хранилище; действий персонала, обслуживающего хранилище, включая ошибки персонала; физико-химических процессов, протекающих в хранилище.
69
Сценарий нормальной эволюции хранилища РАО – базовый сце-
нарий эволюции хранилища РАО, описывающий нормальное (наиболее вероятное) протекание природных процессов. Значение вероятности его реализации должно быть близко к единице.
Альтернативные (вероятностные) сценарии эволюции храни-
лища РАО – сценарии, описывающие особенности возможной эволюции хранилища РАО при различных внешних воздействиях, реализующихся с вероятностью, существенно меньшей единицы, включая воздействия максимальной возможной интенсивности.
Примечание. Перечень событий, явлений и факторов природного и техногенного происхождения и физико-химических процессов (FEP – Features, Events, Processes list), существенно влияющих на безопасность приповерхностных хранилищ РАО, является довольно обширным и разделяется, как правило, на группы и подгруппы. В качестве групп используются «естественные явления», «процессы и эффекты, связанные с активностью человека», «эффекты, связанные с отходами и хранилищами» [52]. В группе «естественные явления» могут выделяться например, внеземные, геологические, климатические, геоморфологические, гидрологические и т.д. подгруппы.
Для оценки безопасности хранилища РАО можно разработать большое количество сценариев возможной эволюции хранилища. Ясно, что проанализировать каждый из них невозможно. Поэтому рекомендуется определить конечный набор таких сценариев, которые в совокупности позволили бы учесть основные особенности возможной эволюции хранилища РАО, определяющие его радиационное воздействие на человека и окружающую среду.
Необходимо выбрать несколько сценариев эволюции хранилища РАО, принципиально отличающихся друг от друга по учитываемым в них FEP и по уровням возможного радиационного воздействия на человека и окружающую среду (базовых сценариев).
В РБ-011-2000 приводится алгоритм выбора базового и ряда альтернативных вероятностных сценариев, суть которого сводится к следующему.
При определении набора сценариев эволюции хранилища РАО рекомендуется: рассмотреть все возможные значимые FEP, существенно влияющие на эволюцию хранилища РАО; проанализировать причинно-следственные связи и экспериментально установленные корреляции между событиями, явлениями, процессами и факторами и определить возможные при данном сценарии эволю-
70