Геологические условия и их значение в ряду других факторов, определяющих выбор места для могильника РАО.




Выбор перспективных площадок для размещения подземного хранилища РАО

Формирование набора критериев выбора площадок для размещения хранилища РАО. Предварительный выбор перспективных площадок для размещения подземного хранилища РАО. Ранжирование потенциальных площадок.

 

 

В течение первых десятилетий развития атомной промышленности никаких специальных процедур для выбора мест хранения и захоронения радиоактивных отходов (РАО) не применяли, учитывали только удобство производства и низкие затраты на транспортировку отходов. В 1970-х годах ситуация изменилась, благодаря определенным подходам, разработанным Международным агентством по атомной энергии (МАГАТЭ) и законодательным органам отдельных государств. В последние годы в рамках программ выбора наилучших участков разрабатываются формальные процедуры для интегрированной количественной оценки всех важных факторов.

Методологической основой процедур выбора мест для могильника служит системный подход к выявлению факторов, которые могут повлиять на принятие решения. Совокупность этих факторов определяется целями, которые должны быть достигнуты и среди которых обычно называются следующие:

- обеспечение долговременной безопасности населения;

- обеспечение безопасности операционной системы могильника (кратковременная безопасность);

- техническая возможность размещения могильника;

- сохранение окружающей среды;

- общественно-политическая приемлемость;

- разумная стоимость.

Разработка процедур выбора позволила многим национальным организациям, на которые была возложена обязанность по изоляции РАО, сформулировать критерии оценки, разработать и провести программы по поиску перспективных площадок для размещения могильников. Такие площадки были установлены, некоторые из них позднее были утверждены, а на некоторых уже действуют могильники. В частности, выяснилось, что геологические условия непосредственно в районах образования РАО оказались пригодными для безопасного захоронения отходов лишь в единичных случаях. В тех же случаях, когда место, пригодное в геологическом отношении, оказывалось за территорией радиохимического производства, принятие решения и особенно проведение его в жизнь сталкивались с активным противодействием местных властей и «зеленых» движений.

Наибольшее значение при принятии решения формально придается безопасности. На этапе выбора места безопасность определяется исключительно геологическим фактором, поскольку инженерные барьеры существуют только в воображении проектировщиков. Тем не менее, практика показывает, что геологическому фактору, который формально обеспечивает приоритетную цель захоронения – безопасность населения, подчас отводится не столь значительная роль.

Решение о пригодности площадки выносится с учетом влияния многочисленных факторов, и процесс выбора неизбежно включает процедуру оптимизации при сравнении факторов, один из которых имеет большее, а другие меньшее значение. Объективность этой процедуры оказалась низкой, а решения – «волевыми», так как опирались на «авторитетное» мнение о роли того или иного фактора больше, чем на количественные показатели.

Такие решения не защищены от независимой критики, что в условиях подъема «зеленых» движений неоднократно ставило проекты захоронения РАО в США, Франции, Великобритании и других зарубежных странах на грань срыва или откладывало их реализацию на многие годы. Нетрудно спрогнозировать аналогичные результаты выступления «зеленых» и в условиях современной России.

Противодействия населения и органов местного самоуправления проектам размещения могильников на их территории породило в ряде стран особый «добровольческий» стиль подготовки решений центральными властями. Этот стиль основывается на открытом и широком обсуждении проблемы и подготовки ее решения и предполагает добровольное решение некой общины о размещении могильника на своей территории. Другой стиль принятия решений, также призванный уменьшить «волевую» составляющую при выборе места захоронения, опирается на использование количественных методов при подготовке решений и их защиту в любых, включая судебную, инстанциях. Принимать решение можно разными способами, но если имеется намерение принять именно обоснованное, а значит и защищаемое решение, то при его подготовке не обойтись без количественных методов.

 

Геологические условия и их значение в ряду других факторов, определяющих выбор места для могильника РАО.

Выбор места и геологической среды - тесно связанные между собой решения. Их эффективность достигается при удовлетворении геологических, экономических, правовых, социально-политических и других критериев. Множество целей, которые преследуются при выборе места, исключают единственно верное решение или выбор «лучшего» места. Рекомендуемое место – всегда компромисс, и геологическая среда в нем вовсе не обязана быть наилучшей из возможных в природе.

Осознание того факта, что выбирать пригодную геологическую среду придется, договариваясь на основе компромиссов, было положено в основу первых предложений реальных геологических обстановок для размещения могильников РАО. Предложения таких перспективных сред – простейший методологический подход к процессу выбора участков для захоронения отходов.

Наверное, первой из этих обстановок была названа среда в каменной соли, затем в водонепроницаемых толщах глин, глубоких горизонтах кристаллических пород, «безводных» туфах.

Этот подход получил развитие в виде районирования территорий некоторых стран, в том числе и России, на основе выделения типичных геологических обстановок, перспективных для реализации проектов захоронения РАО.

Одна из таких попыток районирования была выполнена в Великобритании и относилась к захоронению альфа-излучающих РАО. Авторы подчеркивали важность комплексного рассмотрения пригодности пород, геологических и гидрогеологических условий в каждом из выделяемых районов.

Другой пример районирования на основе комплексной оценки геологических условий относится к программе оценки территории юго-запада США с целью выбора места для могильника высокоактивных отходов (ВАО). При выделении перспективных районов учитывались следующие геологические факторы:

- потенциальные вмещающие породы (кристаллические породы интрузивного, эффузивного и метаморфического происхождения, а также глины, каменная соль и ангидрит) и геометрические размеры массива;

- четвертичная активность (сейсмические толчки, вертикальные движения земной коры, разломы, тепловой поток, вулканизм, геоморфологические процессы);

- гидрогеология (относительная продолжительность фильтрации подземных вод на уровне зеркала от района распространения перспективных пород до области разгрузки, геохимия подземных вод);

- минеральные и энергетические ресурсы.

Методика, принятая в этой работе, позволила дать положительную оценку пригодности для захоронения ВАО сразу многих районов юго-запада США, в том числе района в горах Юкка, уже намеченного к тому времени для размещения могильника (проект Юкка Маунтин). Отсутствие в этой методике рациональной процедуры сравнения потенциально благоприятных районов между собой не позволило распределить эти районы по степени относительной пригодности, в частности показать в этом ряду участок в горах Юкка. Причиной этого является невозможность сравнить между собой различные совокупности геологических условий без установления относительной значимости каждого из этих условий в общей пригодности среды для захоронения. Те же замечания можно предъявить ко всем работам по районированию, выполненным по аналогичной схеме.

Методология последовательного отбора представляет собой другой подход к выбору места, который был использован во многих национальных программах.

Однообразие геологические условий, развитых в пределах одной страны, с одной стороны, снижает возможности для выбора, с другой – упрощает процесс отбора наиболее перспективных районов. В любом случае этот процесс традиционно представляет собой серию последовательных процедур, призванных, в конечном счете, максимально сократить исходную территорию.

Например, шведская программа по захоронению ВАО ориентирована на размещение могильника в обводненных кристаллических породах, что продиктовано однообразным геологическим строением территории этой страны. В качестве главных геологических опасностей рассматривались возможные подвижки по разломам и агрессивный по отношению к металлическим упаковкам состав вод. Это и определило последовательность действий в шведской программе выбора места:

- выделение относительно ненарушенных блоков кристаллических пород вне зоны крупных разломов;

- определение гидрогеологической и петрографической пригодности этих блоков.

Предпочтение отдавалось районам со следующими характеристиками (критерии отбора):

- с низким рельефом;

- с максимальным расстоянием между региональными трещинными зонами;

- с большими расстояниями между локальными трещинными зонами (расстояние между любой трещинной зоной и могильником не должно быть менее 100 м, что обусловлено расчетным временем миграции радионуклидов в породах с низкой гидравлической проводимостью);

- с породами с низкой трещиноватостью;

- с породами, которые максимально гомогенны в отношении типов пород и геологической структуры.

Выполненная программа позволила наметить четыре района площадью 5-10 км2.

Аналогичный план выбора места был принят в Аргентине и изначально ориентировался на гранитные формации, широко развитые на территории страны. В бельгийской программе однообразное геологическое строение страны предопределило вынужденное утверждение в качестве среды захоронения глинистые формации.

Во многих странах, геологические условия которых допускали выбор из нескольких типов благоприятных пород, первым пунктом программ обычно стоит выбор благоприятной геологической формации. Такова была ситуация во Франции, Японии и других странах. Дальнейшие шаги таких программ связаны с оценкой тектонической стабильности, гидрогеологических и иных условий районов развития благоприятных формаций пород.

Во Франции в качестве перспективных для захоронения изначально рассматривались формаций гранитов, гнейсов, каменной соли и глин. Дополнительными критериями отбора служили гидрогеологические и тектонические требования, а также приемлемая глубина залегания пород и отсутствие полезных ископаемых.

В Японии, несмотря на высокую тектоническую активность территории, на первом этапе также стоял выбор подходящей геологической формации. В качестве пригодных пород изучались граниты, глины и туфы. На втором этапе осуществлялся выбор площадки с учетом прочих факторов. В их число попали землетрясения, разломы, уплотнение пород и др.

В других национальных программах приоритет при выборе геологической среды захоронения отдается тектоническим условиям. В таком случае первые шаги в процессе выбора ориентированы преимущественно на тектонические факторы.

Например, в Швейцарии первоначально был определен тектонически спокойный регион не севере страны, в пределах которого затем были оценены имевшиеся там формации пород, среди которых выделены перспективные формации осадочных пород. В самом конце процесса выбора была осуществлена идентификация районов локализации могильника в пределах выбранных формаций на основе негеологических критериев. Результатом процесса отбора явилось пятикратное сокращение исходной площади и рекомендация двух участков в глинах и одного в молассах. Сокращение исходной площади проводилось по следующим критериям:

- тектонические условия и геологическая предсказуемость;

- пределы глубин залегания вмещающих формаций;

- гидравлические и другие свойства вмещающих формаций;

- гидрогеологическая среда и прогнозируемость потенциальных изменений этих условий в будущем;

- прогнозируемость долговременных изменений в связи с сейсмическими и неотектоническими условиями.

Программа по выбору места для национального могильника ВАО, осуществленная в США, начиналась с региональной геологической съемки по двум направлениям. Первое направление – съемка территории развития безводной среды захоронения, развитой в юго-западных штатах, и второе направление – съемка территории распространения благоприятных формаций пород.

Идея производить захоронение ВАО в туфах, приуроченных к мощной зоне аэрации, т.е. практически в безводной среде, была высказана еще в 1972 г. Состав пород для этой среды имеет подчиненное значение, а главную роль играют гидрогеологические условия. Они-то и стали самым значимым фактором при выборе перспективных районов.

Анализ опубликованных программ и методических разработок с очевидностью показывает, что процесс выбора места чаще всего начинается с выбора пригодной геологической среды. Ее выбор, в свою очередь, начинается с геологического анализа территории государства. Последовательность шагов в процессе отбора теоретически должна соответствовать значимости геологических факторов, определяющих пригодность геологической среды для захоронения РАО. В зависимости от того, значимость какого из ведущих факторов признана наивысшей, первым шагом в программах разных стран стал выбор районов, отвечающих любому из следующих критериев:

- пригодная геологическая формация;

- спокойная тектоническая обстановка;

- благоприятные гидрогеологические условия.

Установление значимости каждого из геологических факторов – реальная проблема, встающая перед геологами, занятыми подготовкой решения о месте и среде захоронения РАО. При этом реальность этой проблемы не зависит от выбранного подхода – последовательный отбор или комплексная оценка.

Проблему значимости отдельных геологических факторов на новом уровне повторяет проблема установления значимости каждого из важных факторов, влияющих на принятие решения о месте могильника. Проблема заключается в отсутствии единой основы для объективного сравнения различных факторов: как геологических условий между собой, так и геологического фактора в целом с другими важными факторами. Каждый из этих факторов (наличие подходящей геологической среды, финансовые затраты, плотность населения, права собственности на землю, активность «зеленых» движений и т.д.) выражается в присущих ему показателях, причем далеко не все из них количественные. Из всех этих факторов способ количественной оценки очевиден только для экономического фактора – это затраты в денежном выражении. Сравнительная стоимость проектов в разных местах, выраженная в рублях, вполне понятна всем заинтересованным сторонам. Количественно можно выразить плотность населения, развитость инфраструктуры и некоторые другие социально-экономические условия. Социально-политические аргументы о необходимости размещения могильника в том или ином месте можно выразить в общедоступных понятиях. Правовые аспекты определения могильника либо регулируются уже существующими законами (собственность земли, охрана памятников и т.д.), либо такие законы могут быть приняты. Наиболее разнообразны и сложны для количественного выражения геологические критерии, т.е. как раз те, на основании которых проводится оценка безопасности размещения могильника в том или ином потенциально перспективном месте.

Интуитивное понимание этой проблемы обычно выражается фразой «не обойтись без компромиссов». Образ действия при ее решении состоит в перекладывании ответственности за выбор на «управленца», обычно мало сведущего в геологических науках. Разноголосица мнений о преимуществах местной геологической среды, которые могут компенсировать некоторые ее недостатки, вынуждает управленцев рассматривать геологические среды на всех альтернативных участках как примерно равно безопасные для размещения могильника и основывать окончательное решение на критериях, не влияющих на безопасность. Управленец, принимающий решение, вынужден опираться на мнение наиболее авторитетного из специалистов или на привлекательность идеи, а чаще – на негеологические предпочтения. Этот путь приводит к так называемому «волевому» решению.

Результатом подобного стиля решений в США стал, в частности, выбор площадки в горах Юкка с огромным числом геологических недостатков. Вследствие такого решения понадобилась сложная система инженерных барьеров. Многократно усложнились проблемы с оценкой долговременной безопасности из-за высокой вероятности затопления подземных выработок, разрушения инженерных барьеров при вероятных подвижках по многочисленным активным разломам и даже разрушения всего могильника при возможном возобновлении молодого вулканизма в районе могильника.

Объективные причины, ведущие к недооценке или неверной оценке геологического фактора, обусловлены множественностью геологических аргументов, несводимых друг к другу, и непонятностью геологической аргументации для лиц, не имеющих специального образования.

Задача сведения многообразных геологических условий к единой количественной основе обнаруживает себя во многих областях практической деятельности, в частности при районировании территорий по степени относительной пригодности для промышленного и коммунального строительства, по степени опасности возникновения природных и природно-техногенных катастроф или чрезвычайных ситуаций.

В контексте общей задачи обеспечения безопасности изоляции РАО обычно употребляется такое понятие, как «пригодность геологической среды для безопасного захоронения РАО». Опасность и безопасность – это взаимодополняющие показатели, и выражаются они через понятие вероятности наступления ожидаемых событий. Понятия опасность и вероятность открывают путь к количественному выражению пригодности геологической среды для захоронения.

Условия геологической среды выражаются в количественной или качественной форме в единицах, принятых в геологических науках, тогда как опасность измеряется в единицах вероятности.

Обычным способом перевода данных естественных наук в вероятности является статистика, на основе которой выявляются функциональные зависимости, требуемые для вероятностной оценки наступления ожидаемых событий, в том числе опасных. К сожалению, получить численные значения для вероятностей негативных событий на этапе выбора места не представляется возможным. Во-первых, это связано с тем, что исходные геологические данные носят обобщенный и преимущественно качественный характер. Во-вторых, большинство геологических явлений, по которым необходимо дать вероятностную оценку опасности их проявления, настолько редки, что исключается формирование достоверных статистических выборок, на основе которых выводятся законы распределения интересующих событий. Поэтому в отношении прогноза развития геологической среды становится неизбежным обращение к методам экспертной оценки.

Методологии принятия решения, которые используются в процессе выбора места для захоронения отходов, размещения ядерных и неядерных станций, химических заводов и т.д., сильно различаются по степени формализации процедур. В порядке повышения уровня формализации процедур можно выделить следующие методические подходы:

1. Отбор по пригодности. Место или геологическая среда рассматриваются как приемлемые на основании их собственных достоинств без сравнения с другими местами или средами. Иллюстрацией служат как предложения размещать могильник на производственной площадке, где образуются отходы, с дальнейшей оценкой пригодности местных геологических условий, так и предложения потенциально пригодных геологических обстановок с последующим отбором площадок в их пределах по негеологическим критериям.

2. Качественное сравнение. Используются все факторы сравнения, выраженные в терминах качественного описания возможного влияния. Примером могут служить методики районирования юго-запада США, а также методики последовательного отбора в программах выбора места в Швеции, Франции, и Швейцарии. Для сравнения альтернатив обычно принимаются критерии, специально приспособленные для оценки специфических черт геологического строения территории, в пределах которой осуществляется выбор.

3. Определение рейтинга места. Предполагается ранжирование альтернатив на основе экспертных суждений, но основания для ранжирования обычно не приводятся в явной форме. Обсуждение альтернатив часто дается в качественной форме. Например, в основу методики может быть положена совокупность критериев оценки природных условий, ранжированных по значимости их влияния на масштабы возможного загрязнения биосферы. Пригодность района выражается суммой баллов, выставленных каждому из районов по отдельным критериям.

4. Многофакторный анализ. При таком подходе анализируемые факторы оцениваются количественно и формально включаются в подготовку решения. Это позволяет преодолеть слабости первых трех методологий: использование неявных или скрытых предположений при проведении экспертной оценки. Теория принятия решений представляет теоретически обоснованные процедуры для формализации и интеграции суждений и предпочтений экспертов и клиентов в оценке различных направлений действий.

Оптимизация решения, включающая процедуры определения значимости критериев, выставления отметок альтернативам, их ранжирования и анализы чувствительности, завершает процесс подготовки выдвижения наиболее перспективных районов.

При анализе альтернатив в решениях, касающихся безопасности, обычно используется оценка риска, которая дает количественное основание для надежных и защищаемых решений. Используя результаты такой оценки, анализируемые альтернативы ранжируют по степени соответствия установленным критериям. Процесс отбора геологических сред, способных обеспечить наибольшую безопасность захоронения, как раз относится к данному типу задач, и поэтому оценка риска может стать основанием для оптимизации решения и в данной задаче.

Оценка риска всегда включает определение вероятности опасных событий и возможных потерь от них. Поскольку на этапе выбора места безопасность могильника определяется целиком и исключительно свойствами геологической среды, в качестве источников риска от размещения могильника в некотором месте должны рассматриваться именно геологические условия. Они определяют вероятность опасных событий в будущей системе захоронения, которые способны нанести ущерб окружающей среде в виде ее загрязнения радионуклидами. Геологические источники риска выявляются в ходе анализа безопасности системы захоронения. С учетом этого риск от размещения могильника в некотором месте определяется как вероятность аварий в системе захоронения, вызываемых геологическими условиями данного района, и возможный уровень загрязнения биосферы района радионуклидами в результате этих аварий. С учетом качества информации, которая доступна на этапе выбора места, применение методов экспертной оценки неизбежно как для определения вероятностей опасных событий в системе захоронения, связанные с местными геологическими условиями, так и для определения потенциального уровня загрязнения биосферы вследствие возможных утечек радионуклидов. Для установления этих величин применяются критерии, на основании которых эксперты выставляют оценку пригодности данного места в баллах. Суммарный риск определяется как сумма оценок пригодности по всем геологическим источникам риска. Минимальный суммарный риск загрязнения окружающей среды в рекомендуемом районе является критерием оптимальности решения о пригодности местной геологической среды для размещения могильника.

Понятие риска позволяет устранить основные причины «волевых» решений. Во-первых, оценка риска решает проблему множественности геологических критериев и установления значимости каждого из геологических условий, влияющих на безопасность могильника, через вклад каждого из них в суммарную величину загрязнения окружающей среды. Во-вторых, понятие риска привычно для лиц, принимающих решение, и доступно для широкой общественности.

Таким образом, геологические условия составляют один из определяющих факторов при выборе места, пригодного для размещения могильника. Вместе с тем, напомним, что решение о пригодности места принимается с учетом многочисленных факторов, которые наряду с геологическими условиями определяются нормативно-правовой ситуацией, финансовыми и социально-экономическими аспектами и т.д.

В качестве иллюстрации процедур выбора места для размещения могильника кратко рассмотрим методологию выбора перспективных площадок для размещения могильника РАО на европейском Севере России.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-12-07 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: