Ugrás a tartalomhoz

A nukleáris ipar hulladékkezelési kihívásai

Dr. Szűcs István (2013)

5.2. A földtani környezet felszín alatti megismerésének főbb objektumai, szempontjai és eredményei

5.2. A földtani környezet felszín alatti megismerésének főbb objektumai, szempontjai és eredményei

A kutatási és lejtősakna kihajtása az engedélyezési tervvel (az 5.3. ábrán lila színnel) összhangban 2004 végén megindult, és 2008 közepén (az ábra kinagyított részén feketével rajzolt módon) befejeződött, elérve a hulladéktároló konténerek elhelyezésére hivatott (16 tárolókamra kialakítására tervezett) É-i kamramezőt. Mivel a nyomvonalon nem állt rendelkezésre megfelelő geotechnikai információ, a lejtősaknák vonalvezetését a nemzetközi ajánlásként [34] szereplő, menet közbeni tervezés elve (design as you go) vezérelte. A kialakított főbb objektumok: a felszín alatti térkiképzés és fúrások során szerzett információk alapján menetközben véglegesedett a lejtősaknák nyomvonala.

5.2.1. Felszín alatti térkiképzés

A földtani kutatási és beruházás munkái során kialakított vágatok feladata volt:

  • teret biztosítani a felszín alatti vizsgálatok számára, valamint

  • kiszolgálni a lerakó építését, üzemeltetését és lezárását.

A Mórágyi Gránit Formációba mélyített két lejtősakna nyitópontjait a Bátaapátitól DK-re lévő Nagymórágyi-völgy D-i végén, a völgy Ny-i oldalában képezték ki. Az ezzel párhuzamosan, 2005-ben kialakított ideiglenes felszíni telephely (5.2. ábra) szolgálja ki a bányászati munkálatok erőforrás igényeit. A lejtősaknák tengelyeinek távolsága a nyitópontoknál 100 m, utána pedig 32 m. A lejtősaknák nagyrészt a terv szerinti 21 m2 szabad szelvény mérettel létesültek, közel 250 m-enként összekötő vágatokkal kapcsolódva egymáshoz.

5.2. ábra - A Nagymórágyi-völgyben 2005-ben létesített felszíni telephely (az RHK Kht. prospektusa alapján)

5.2 ábra A Nagymórágyi-völgyben 2005-ben létesített felszíni telephely (az RHK Kht. prospektusa alapján)

5.2.2. Felszín alatti fúrások

A felszín alatti földtani kutatási tervben [36] megfogalmazott felszín alatti kutatófúrások feladatai a következők voltak [37]:

  • a vágathajtáshoz és vágatbiztosításhoz szükséges elsődleges földtani, tektonikai, geotechnikai és hidrogeológiai alapadatok biztosítása (előfúrások);

  • az előinjektálást igénylő szakaszok kijelölése (előfúrások, szondafúrások);

  • a vizsgált kőzettestek in situ hidrodinamikai jellemzőinek és azok időbeli változásainak megismerése (előfúrások, szondafúrások, vízföldtani célú [potenciál-, vágathatás-, monitoring-, talajnedvességgyűjtő-] fúrások) a térkiképzés során;

  • a vágathajtás hatására a vágatok körüli módosult állapotú zónák (EDZ) hidraulikai és kőzetfizikai vizsgálata (EDZ-fúrások);

  • a vizsgált kőzettestek kőzetmechanikai tulajdonságainak vizsgálata, minősítése a további vágathajtás, a fúrási és a tárolókamrák kialakításának szempontjából (előfúrások, extenzométeres és kőzetfeszültség-fúrások).

A fenti célok elérése érdekében az alábbi fúrástípusok valósultak meg:

  • előfúrások, szondafúrások, injektálást ellenőrző és injektáló fúrások;

  • vízföldtani célú fúrások: potenciálfúrások, vágathatásfúrás, monitoringfúrások; talajnedvességgyűjtő-fúrások;

  • sugaras EDZ-fúrások; kis EDZ-fúrások;

  • kőzetmechanikai fúrások (extenzométeres és kőzetfeszültség-fúrások).

5.3. ábra - A Bátaapátiban lévő alkalmas telephely körvonala a felszíni és a felszín alatti kutatások-, valamint a tervezett bányászati objektumok Északi-, a Középső és a Déli Objektumokba eső részeinek kiemelésével

5.3 ábra A Bátaapátiban lévő alkalmas telephely körvonala a felszíni és a felszín alatti kutatások-, valamint a tervezett bányászati objektumok Északi-, a Középső és a Déli Objektumokba eső részeinek kiemelésével

5.2.3. Vizsgálati és értékelési szempontok

A lejtősaknák utolsó szakaszának befejezésével egyidejűleg készített kutatási zárójelentések [38] [39] alapján elmondható, hogy a felszín alatti kutatás megerősítette, hogy:

  • a természeti viszonyok nem zárják ki a kis és közepes aktivitású radioaktív hulladékok tárolójának kialakítását a Bátaapáti telephelyen;

  • ez akár (a korábban már alkalmasnak ítélt telephelyen belül) mind a három elkülönített részen (Északi, Középső, Déli) lehetséges.

A három objektum összevetésének legfontosabb szempontjait az 5.1. táblázat foglalja össze az alábbi csoportosításban:

  • földtani-szerkezeti viszonyok,

  • kőzetmechanikai tulajdonságok,

  • vízföldtani-vízgeokémiai jellegek.

5.1. táblázat - A földtani objektumok összevetésének fontosabb szempontjai


Azok a rendszerek, amelyeket illetően a földtani kutatás nyomán véleményt kell alkotni, és amelyeket rangsorba kell állítani, két fázisból állnak: a szilárd kőzetvázból és az azt átitató folyadékból (vízből).

A szilárd kőzetváz alapvető feladata, hogy mechanikai védelmet nyújtson a tárolónak.

E védelem esetleges hiányosságai műszaki megoldásokkal pótolhatók.

  • A mechanikai védelem kedvező volta azt jelenti, hogy viszonylag kis költségbefektetésre van szükség a megerősítéséhez, illetve kedvezőtlen volta nagyobb költségigényt jelent. Ebben a tekintetben mind földtani, mind tektonikai, mind kőzetmechanikai szempontból az Északi Objektum jóval kedvezőbb a másik kettőnél.

  • A szilárd kőzetváz fontos tulajdonsága, hogy tartalmazza a folyadékfázist, és befolyásolja annak viselkedését. A befolyásolás legfontosabb paraméterei egyrészt a transzmisszivitás és a konnektivitás, másrészt a torlasztó-szigetelő és a vízvezető zónák. A két csoport között nem vonható éles határ, mert a második csoport elemei részt vesznek az első kettő alakításában:

    • A transzmisszivitás közvetlenül mérhető (a kútvizsgálatok során), értékében az egyes objektumok között nincs határozott különbség, rangsor nem állítható fel.

    • A konnektivitást illetően csak közvetett adatok és megfontolások állnak rendelkezésre, amelyet jellemző hidraulikai kapcsolatok az Északi Objektum területén jóval közvetlenebbek és gyorsabbak, mint a másik kettőén. Az ennek alapján felállítható rangsorban az Északi Objektum kapja a legkedvezőtlenebb minősítést.

    • A torlasztó-szigetelő zónák mennyisége a Déli Objektum környezetében jóval nagyobb, mint az Északi Objektumban. Szerepük általánosságban véve a vízáramlás lassítása, konkrét esetekben többé-kevésbé stabil potenciálmenetű vízföldtani blokkok elkülönítése. Mindkét tényező pozitívan értékelhető a tároló biztonsága szempontjából, így az e zónák alapján felállítható rangsorban az Északi Objektum leghátulra kerül.

    • A vízvezető zónák mennyisége az Északi Objektum területén a legnagyobb, a Déli és különösen a Középső Objektumban jóval kisebb. E zónák hozzák létre a rövidzárkockázatot a felszín felé, így ezek alapján az Északi Objektum mutatja a legkedvezőtlenebb képet.

A folyadékfázis önálló jellemzése a hidraulikus potenciálszintek és a vízkorok alapján adható meg:

  • A hidraulikus potenciálszintek szempontjából a:

    • Déli Objektum van a legkedvezőbb helyzetben — legközelebb a regionális vízválasztóhoz, ahonnan a leghosszabb és legmélyebbre hatoló áramlási pályák kiindulhatnak, s itt egyértelműen lefelé mutató potenciálgradiens észlelhető. Az itteni potenciálszintek állnak legközelebb a homogén rendszerre jellemző értékekhez, azaz itt kell a legkevésbé helyi megcsapolással számolni.

    • Középső Objektum már távolabb van a regionális vízválasztótól. Itt lefelé mutató gradiens jellemző. Az objektum közvetlen közelében lévő Üh–2 fúrás potenciálképe azonban kiegyenlített, alacsony, a közeli völgy felé hidraulikus kapcsolatot sejtet.

    • Északi Objektum területén a potenciáleloszlás igen kiegyenlített képet mutat mind vízszintes, mind függőleges irányban, ami jelentős konnektivitásra mutat az egész térrészben, s hidraulikai kapcsolat lehetőségét vázolja fel a szomszédos völgyekkel. Az Északi Objektum tehát a rangsorban az utolsó helyet foglalja el.

  • A vízkorok eloszlásában az objektumok között markáns különbség mutatkozik: a 0 m Bf körüli szinten a Déli Objektum területén csak 10 000 évnél idősebb vizek vannak, míg az Északi Objektum területén — egy minta kivételével — 10 000 évnél fiatalabb vizeket mutathatók ki. A váltás igen hirtelen, a Középső Objektum területén megy végbe. A jelenség alapján felállítható rangsorban tehát az Északi Objektum szintén az utolsó helyet foglalja el.

5.2.4. A kutatás eredményei

A lefolytatott vizsgálatok nyomán az a kép alakult ki, hogy az Északi Objektum a kőzetkörnyezet nyújtotta mechanikai védelem szempontjából a legkedvezőbb, a vízföldtani paraméterek szemszögéből pedig a legkedvezőtlenebb paraméterekkel rendelkezik. A mechanikai védelem elsősorban gazdasági kérdés, a vízföldtani paraméterek meghatározott kombinációja azonban tároló létesítését kizáró körülmény lehet. Ehhez a kizáráshoz megalapozott áramlási és transzportmodellezési adatok birtokában lefolytatott biztonsági értékelésre van szükség. Ennek hiányában nem alkotható egyértelmű vélemény az Északi Objektum további sorsát illetően, ezért elsősorban a Középső és Déli objektumon belül javasolható tárolóterek kiképzése.

Az É-i kamramező vágathajtással történt feltárása alapján további alátámasztást kaptak egyes felszíni kutatási módszerek alkalmazásának eredményeként [40] [41] [42]] felvázolt alábbi prognózisok: (Ezeket példaként az 5.4. ábrán bemutatott módon, a felszíni geofizika ― azon belül is a szeizmikus tomográfia ― eredményeit [41] megjelenítve demonstráljuk. Az 5.3. ábra felső részén a feltüntetett függőleges fúrólyukak (pl. Üh–37 és Üh–27; Üh–27 és Üh–23 stb.) közötti szeizmikus átvilágítások az 5.3. ábra kinagyított részén bejelölt, közel É-D-i irányú szelvényben készültek. Az 5.4. ábra felső részével összekapcsolt alsó része pedig ezen eredmények térbeli helyzetét kapcsolja össze az É-i kamramező tervezett pozíciójával. Az ábrán a melegebb színek a zavartalanabb kőzethomogenitást és a jobb kőzetmechanikai viszonyokat reprezentálják.)

  • A potenciális elhelyezés két tervezett területét (É-i- és D-i kamramezők) kettéosztó torlasztó zóna (az 5.3. ábra kinagyított részén a piros 3-as számú vonallal, az 5.4. ábrán pedig ugyanez zöld vonallal jelölve) két jól elkülöníthető területet választ el:

    • a kőzetmechanikailag kedvezőbb, hidrogeológiailag viszont kevésbé előnyös Északit, és

    • a gyűrtebb kőzetstruktúrákkal-, ugyanakkor a repedések jobb kitöltöttsége folytán kedvezőbb vízzáró tulajdonságokkal jellemezhető (kékkel bekarikázott) Délit (és a tulajdonságaiban hozzá kapcsolható, tőle É-ra lévő Középsőt).

  • A tervezett szinten az É-i kamramezőt É-ról a Rozsdásserpenyői Alkálibazalt Formáció és egyéb monzonitos kőzetcsoportok által okozott inhomogenitások, D-ről pedig egy (Patrik-törésnek elnevezett) tektonikai zóna "szorítja be", teszi lehatárolttá. (A felszíni fúrásos információk térbeli kiterjesztése érdekében elvégzett tomográfiai mérések térképén mindkét beazonosítható zónát pirossal karikáztuk be.)

  • A felszíni mérések és jelenlegi ismereteink alapján a tervezett kamramező É-i részétől É-ra (sárgával bekarikázva) és ÉNyNy-irányban (feketével bekarikázva) ― magasabb szinten ― javuló homogenitással jellemezhető, feltehetően az Északi területen is túlnyúló, nagyobb méretű kőzetösszlet található.

5.4. ábra - A felszíni fúrások között végzett tomográfiai mérések eredményei és a tervezett bányászati létesítmények

5.4 ábra A felszíni fúrások között végzett tomográfiai mérések eredményei és a tervezett bányászati létesítmények