Термический режим солянокупольных структур при захоронении в них радиоактивных отходов

• Автор: Киреева, Ольга Александровна
• Шифр специальности: 25.00.36
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 135 с. : ил.

ГЛАВА 1. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

1.1. Ядерный топливный цикл

1.2. Проблема обращения с радиоактивными отходами

1.2.1. Форма захоронения радиоактивных отходов

1.2.2. Сравнительная характеристика матричных материалов для фиксации радионуклидов

1.2.3. Термическая и радиационная устойчивость, теплофизические свойства

остеклованных радиоактивных отходов

ГЛАВА 2. ПРОБЛЕМА ВЫБОРА ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ ФОРМАЦИИ ДЛЯ ЗАХОРОНЕНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ

2.1. Опыт изучения и использования соляного купола Горлебен (Германия)

2.2. Проект создания подземной лаборатории в соляном куполе Большой Азгир (Западный Казахстан)

2.3. Соляной тектогенез. Классификация структур, созданных соляной тектоникой

2.3.1. Химический и минералогический состав каменной соли
2.3.2. Физические свойства каменной соли
2.3.3. Гипотезы формирования соляных структур
2.3.4. Классификация соляных структур
2.3.5. Рост соляных куполов
2.4. Прикаспийская впадина — крупнейший эвапоритовый бассейн мира
2.4.1. Распространение и районирование соляных структур прикаспийской впадины
2.4.2. Геофизические и геохимические аномалии
2.4.3. Геотермическое поле
2.4.4. Гидрогеология
2.5. Соляной купол как потенциальная вмещающая среда для могильника радиоактивных отходов
2.5.1. Изучение трещинно-порового пространства каменной соли

2.5.2. Изучение совместного действия радиации и увлажнения на реологические свойства каменной соли
2.5.3. Исследования по оценке безопасности захоронений радиоактивных
отходов. Моделирование процессов в каменной соли после захоронения РАО
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗУЧЕНИЯ ОБРАЗЦОВ ГОРНЫХ ПОРОД ЭВАПОРИТОВЫХ
БАССЕЙНОВ ПРИКАСПИЙСКОЙ И ПРИПЯТСКОЙ ВПАДИН
3.1. Результаты измерения теплофизических параметров образцов горных пород Прикаспийской впадины
3.2. Результаты химического анализа образцов каменной соли
3.3. Результаты изучения зависимости величины теплопроводности образца каменной соли от всестороннего давления и температуры
3.4. Радиогенная теплогенерация в термическом режиме литосферы
3.4.1. Результаты рентгеноспектрального анализа образцов. Расчет поверхностной теплогенерации пород
3.4.2. Прогнозирование времени установления квазистационарного теплового поля соляного купола после захоронения в нем тепловыделяющих элементов
ГЛАВА 4. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕРМИЧЕСКОГО РЕЖИМА В СОЛЯНОМ КУПОЛЕ ПОСЛЕ ЗАХОРОНЕНИЯ В НЕМ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОГРАММНОГО ПАКЕТА «ТЕ1Ш011АЕ»
4.1. Построение модели
4.2. Модификация модели
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Одной из отличительных особенностей новейшей истории человечества является стремительный рост энергопотребления. Наряду с внедрением высоких технологий во многие сферы жизни людей, в производстве тепловой и электроэнергии до сих пор преобладает сжигание ископаемого топлива. В этой ситуации использование атомной энергетики казалось выходом из энергетического тупика, решением многих проблем. Ее преимущества были настолько очевидны, что позволили начать производство электроэнергии в промышленных масштабах, невзирая на то, что технологии утилизации и захоронения радиоактивных отходов вообще отсутствовали. В относительно малом количестве отходов, которые образуются на действующей АЭС, не проглядывалась проблема и, тем более, угроза здоровью и благополучию населения Земли. Сегодня прогнозные оценки количества радиоактивных отходов (далее - РАО) показывают, что к 2010 г. только в России их общий объем достигнет одного миллиона кубических метров. И мы знаем, что хранение такого объема РАО на земной поверхности сопряжено с большой экологической опасностью. Захоронение радиоактивных отходов в стабильных геологических формациях является чрезвычайно нерациональным, но реально осуществимым способом изоляции этих материалов от биосферы. Очевидно, что свойства геологической среды должны соответствовать специфике продуктов, подлежащих захоронению - а именно наличию постоянно идущей экзотермической реакции распада радиоактивных изотопов. Поскольку концентрация радионуклидов в камере захоронения будет существенно отличаться от природных значений, речь идет о выборе приемлемых условий для решения этой задачи. В настоящей работе объектом исследования являлись солянокупольные структуры Прикаспийской впадины - одного из потенциальных районов захоронения РАО. Для их оценки применялись геологические критерии и метод численного моделирования термической эволюции геологической среды с использованием программного пакета «ТЕШУЮ11АЕ».

Всего в галогенных толщах Я.Я. Яржемский (Яржемский, 1966) насчитывает около 120 минералов, большая часть которых фиксируется в виде исчезающе малых примесей.
Наиболее распространенными галоидными минералами являются галит и сильвин, менее распространенными - карналлит, бишофит, флюорит и другие. Сульфаты, входящие в галогенные формации, представлены обычно ангидритом и гипсом. К второстепенным сульфатным минералам относятся глауберит, кизерит, текардит, астраханит, эпсомит, вантгоффит, барит, целестин и др. В состав карбонатных прослоев, залегающих в соленосных породах, входят кальцит, доломит, анкерит, магнезит, сидерит, тропа. Среди боратов различают борацит, улексит, говерит, пробертит и др. В некоторых бассейнах обнаружены мощные толщи калиевой селитры.
Кроме простых соединений, в галогенных толщах определены и сложные соли, содержащие несколько радикалов (тайретит, ганскит и др.). В виде примесей в галогенных формациях встречаются кварц, опал, монтмориллонит, полевые шпаты. В большинстве бассейнов мира в соленосных толщах встречаются вулканогенные образования, представленные главным образом базальтами, диабазами и их аналогами, залегающие в виде пластовых тел, даек, а также входящие в состав брекчий соляных куполов (Созанский, 1973).
Примеси, имеющиеся в соли даже в следовых количествах, способны сильно изменять ее физические характеристики. Например, «коэффициент вязкости» (величина, используемая для количественной оценки пластичности соли) оказывается зависящим от приложенной нагрузки, примесей и ряда других причин. Это приводит к невоспроизводимости результатов его определения и затрудняет возможность количественной интерпретации опытов по моделированию соляной тектоники.