Prognostic modeling of the liquid radioactive wastes filtrate distribution withinthe deep underground disposal of the Siberian chemical combine .pdf На Сибирском химическом комбинате (СХК) для утилизации жидких радиоактивных отходов (ЖРО) применяется их захоронение в глубоко залегающие пласты осадочных пород. Одним из условий применения этого способа является возможность прогнозирования последствий глубинного захоронения ЖРО [1]. В силу сложности прямого наблюдения процессов, протекающих в геологической среде, для прогнозирования состояния пласта-коллектора ЖРО необходимо использование методов компьютерного моделирования. В этой связи были разработаны математические модели, описывающие геохимические процессы (ми-нералообразование, газовыделение) при взаимодействии ЖРО с вмещающими породами [2], поведение органических компонентов ЖРО при глубинном захоронении [3, 4], изменения температурных и радиационных полей при удалении ЖРО [5-7]. Однако эти модели [2-7] отображают процессы, протекающие только в прифильтровых зонах отдельных нагнетательных скважин. В них не учитывается реальное гео-логическое строение пласта-коллектора, а также пре-небрегается взаимным влиянием скважин. Поэтому данные модели не могут быть использованы для прогнозирования поведения ЖРО в пределах всего полигона глубинного захоронения.В данной статье представлены созданная цифровая модель геологической среды в районе полигона глубинного захоронения ЖРО СХК и прогноз расположения контура фильтрата отходов в пределах эксплуатационных горизонтов после окончания захоронения.Комплекс сооружений полигона глубинного захоронения ЖРО СХК расположен на правобережье р. Томи в 10 км севернее г. Северска (рис. 1, а). Эксплуатируется полигон с 1963 г., когда в южной части полигона, на площадке 18а (рис. 1, б), началось захоронение отходов среднего уровня активности. Удаление отходов низкого уровня активности проводится в северной части полигона на площадке 18 (рис. 1, б) с 1967 г. Окончание эксплуатации полигона глубинного захоронения планируется на конец 2015 г.2500050000бРис. 1. а - район расположения полигона глубинного захоронения ЖРО (сплошным прямоугольником показаны границы области моделирования, пунктирной линией - границы бассейна внутреннего стока); б - плановые границы модели и расположение нагнетательных скважин на площадке 18 и 18а (квадратами показаны нагнетательные скважины, кружками - контрольные)161В геологическом плане район полигона расположен в окраинной части Западно-Сибирской низменности на ее стыке с Колывань-Томской складчатой зоной [8]. В его разрезе выделяются два структурных этажа. Нижний этаж представлен сильнодислоцированными породами палеозойского возраста, а верхний - стратифицированными осадочными отложениями мезокайно-зойского возраста. Осадочная толща верхнего структурного этажа включает в себя песчаные водонасыщенные горизонты и разделяющие их горизонты слабопроницаемых глини-стых пород. Максимальная мощность осадочных пород в пределах горного отвода недр СХК достигает 520 м, а непосредственно в районе полигона ее значение изменяется от 390 до 420 м (рис. 2).Для захоронения отходов используются П и Ш горизонты, относящиеся к верхнемеловым осадочным формациям. Эти горизонты сложены мелкозернистыми песками различной степени глинистости, емкостные и фильтрационные характеристики которых позволяют использовать их как пласты-коллекторы для захоронения ЖРО.100500-50 -100 -150 -300 -250 -300 -350 -400 -450УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ:'■ч* *^> Глинистый сланец ШрИстте Глины-^Песок с линзами глинГраницы горизонтовI, И, Ш, IV. IVa, V, VI - нумерация водоносныхгорнэоншв принятая на СХКА, В, С, D. 1% К G - нумерация водоупорных слоев принятая на СХКНаблюдательная скважина.^Граница области моделирования- фильтрат ЖРО-1- Снизу - абсолютная'"'' отметка забоя скважины.Рис. 2. Геологический разрез района полигона глубинного захоронения ЖРО СХКВ гидрогеологическом плане район полигона глубинного захоронения ЖРО - часть Западно-Сибирского артезианского бассейна [9], и сам является типичным артезианским бассейном внутреннего стока с системой напорных водоносных горизонтов, литоло-гически соответствующих песчаным пластам. В плане граница этого бассейна проходит на юго-западе и западе по левобережью р. Томь, на северо-западе - по границе водосбора р. Камышка, на северо-востоке - по водоразделу бассейнов pp. Томь и Бол. Юкса (левый приток р. Чулым), на юго-востоке - по границе водосбора р. Бол. Киргизка (рис. 1, а). Областями питания всех напорных водоносных горизонтов бассейна являются участки Томь-Чулымской водораздельной возвышенности. В водораздельных областях гидравлические напоры в верхних водоносных горизонтах характеризуются большими значениями, чем в нижних. В результате этого формируются области нисходящей фильтрации. Главной областью разгрузки всех водо-носных горизонтов на территории данного района является р. Томь. По мере приближения к ней, происходит инверсия гидравлических напоров, в результате чего в области р. Томь наибольшими абсолютными отметками характеризуются напоры нижних водоносных горизонтов, поэтому здесь формируются участки восходящей межпластовой фильтрации.Карты гидроизопьез эксплуатационных горизонтов до начала работы полигона, когда естественный режим фильтрации не был нарушен, представлены на рис. 3, а, б. В настоящее время, в результате работы нагнетательных скважин полигона, пьезометрические поверхности обоих пластов-коллекторов претерпевают значительные искривления, выражающиеся в возникновении куполов репрессии (рис. 3, в, г). Эти купола репрессии фиксируются на расстоянии 2-3 км от границы полигона, при дальнейшем удалении от границ они становятся невычленимыми из естественных колебаний пьезометрических поверхностей горизонтов.162! Ы А $ !#^ \ \ \Л \ \ \ \V_ U N i \ \ \ \ 'у*\ \ \А "ЛЩ-Ш^Щ^УУ.jBb1 ) \Й *^ Т^\ \1 .мЦ-г^, :-У'ъ . 1 "'. *4.. %? л. .' ' 'Условные обозначения:•·Граница горного отвода недр•·Граница селитебной зоны-■--. - Гидроизопьезы построенные на•·Границы водозаборов города Северскаосновании реальных замеров•·_ - Гидроизопьезы предполагаемые•·-Поверхностные водотокиw^•·Рис. 3. Карты гидроизопьез П (а, в) и Ш (б, г) эксплуатационных горизонтов;•·(о, б - в условиях ненарушенного режима фильтрации 1963 г.); (в, г - в условиях развития репрессионных куполов•·за счет нагнетания ЖРО на полигоне глубинного захоронения СХК)•·Для создания цифровой модели геологической среды применялся пакет программ «PROCESSING MODFLOW» [10]. Объект моделирования - стратифицированная толща осадочных пород на территории полигона глубинного удаления ЖРО СХК. В плане моделируемый участок полностью охватывал территорию обеих площадок 18,18а и имел размер 7,5-6,5 км (рис. 1, б). По вертикали область моделирования включала в себя II и III эксплуатационные горизонты и IV (буферный) горизонт, а также разделяющие их водоупорные пласты С и D (рис. 2). Модель является слоистой, каждый из горизонтов рассматривался как отдельный слой трехмерного массива.•·Моделирование проводилось на квадратной сетке с плановым размером ячейки 50>

Скачать электронную версию публикации