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塔木素高放废物地质处置库泥岩预选地段适应性评价初步研究

饶峥  
【摘要】:国际上对高放废物公认的最安全、最有效的处置方式为深地质处置,因此筛选出适合的处置库场址显得尤为重要。目前我国粘土岩(泥岩)场址的筛选进程还处于规划选址阶段,为了推进我国粘土岩(泥岩)场址筛选的进程,结合国家国防科工局高放废物地质处置规划研究项目的实施,本文初步提出了适用于粘土岩(泥岩)处置围岩的安全评价方法,对塔木素泥岩预选地段的适宜性进行了初步评价。同时,根据场址筛选现阶段研究进展,通过数值模拟和理论分析的手段对拟建于塔木素预选地段泥岩中的处置库关闭后的辐射安全等进行了初步研究。主要得到以下认识和结论:新建立的粘土岩(泥岩)适宜性评价方法Q_(HLW)~C包含了RQD(岩石质量指标)、Ja(节理面蚀变程度)、Jr(节理粗糙度)、Jn(节理组数)、J_(w,HLW)~C(渗透性)、SRF_(HLW)~C(强度应力比)、Fa(构造活动性)共7个指标。塔木素预选地段目标层泥岩显示出规模大、埋藏适中、核素吸附性能强的特征。目标层岩层完整性较好、渗透系数低、力学性质较好、区域构造环境较为稳定,Q_(HLW)~C评价方法综合评分结果为403.5,属于适宜等级,有利于发挥天然屏障的作用。初步筛选出适用于我国粘土岩(泥岩)地质处置的FEPs(处置库的特征Features、影响处置库特征的事件Events和作用过程Processes)清单,构建了拟建于泥岩中的处置库关闭1000年后废物罐失效,放射性核素穿过缓冲层后随着地下水向围岩和生物圈迁移扩散的正常演化情景。同时,提出了未来的地质活动或地震可能会在泥岩中产生穿过处置库的主导水裂隙,工程屏障与早期形成的断裂之间出现快速的水力通道,放射性核素从工程屏障释放后,直接迁移到主导水裂隙中的非正常演化情景。初步构建了预选地段的三维地层模型和断裂模型,结合数字模型进行了数值模拟,假设拟建于塔木素预选地段泥岩中的处置库拟处置75000个废物罐,在正常演化情景下,1万年和100万年处置时间的个人有效剂量分别为7.08×10~(-11)mSv/a和2.90×10~(-8)mSv/a,远远低于选择粘土岩作为处置围岩的国家(法国、比利时、瑞士)安全评价指标的最小剂量约束值0.1mSv/a以及ICRP的剂量约束值0.25mSv/a。在主导水裂隙穿过处置库的非正常演化情景下,1万年和100万年处置时间的个人有效剂量分别为3.62×10~(-8)mSv/a和3.60×10~(-6)mSv/a,同样低于ICRP的剂量约束值0.25mSv/a以及美国对处置100万年时间的个人剂量约束值1.0mSv/a。可见在塔木素预选地段泥岩的总体安全性能好,能够满足对生物圈1万年以上的安全隔离要求。


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