Podzemní výzkumné pracoviště Bukov 4 Podzemní laboratoře v zahraničí 5 Výstavba 7 Charakterizace 9 Experimentální program 12 Přínosy PVP Bukov 16

Transkript

1 PVP Bukov

2 Předmluva Správa úložišť radioaktivních odpadů (SÚRAO) má, v souladu s vládou schválenou Koncepcí nakládání s radioaktivními odpady a vyhořelým jaderným palivem a ostatní platnou legislativou, vybrat do roku 2025 hlavní a záložní lokalitu vhodnou pro vybudování hlubinného úložiště (HÚ) vysokoaktivních odpadů a vyhořelého jaderného paliva. Toto rozhodnutí musí být podloženo daty o chování horninového prostředí ve velkých hloubkách. Lokalita Bukov je jediným místem v rámci ČR, kde tato data lze získat. Koncept podzemních výzkumných pracovišť hraje v oblasti výzkumu a vývoje konce palivového cyklu jaderného průmyslu svoji nezastupitelnou roli. Podzemní výzkumná pracoviště poskytují data v oblasti testování robustnosti inženýrských bariér, data o chování horninového prostředí a v neposlední řadě také důležitá data pro prokázání bezpečnosti. Neméně důležitou částí výzkumů je také odvození příslušných metodik, nastavení vhodných dodavatelských řetězců nebo výchova vysoce kvalifikovaných expertů. Získaná data a zkušenosti pak mají nenahraditelnou roli v procesu výběru lokalit a optimalizace technických řešení izolace materiálu a výstavby úložiště. Významným přínosem je také výchova vysoce kvalifikovaných expertů a zapojení do mezinárodní spolupráce. 2 3

3 Obsah Podzemní výzkumné pracoviště Bukov 4 Podzemní laboratoře v zahraničí 5 Výstavba 7 Charakterizace 9 Experimentální program 12 Přínosy PVP Bukov 16 Shrnutí 17

4 Přístupový překop Podzemní výzkumné pracoviště Bukov Podzemní výzkumné pracoviště (PVP) Bukov se nachází ve východní části České republiky jako součást uranového dolu Rožná. Tato lokalita je nejstarším fungujícím uranovým dolem v Evropě. PVP Bukov slouží jako testovací lokalita pro hodnocení chování hornin kandidátních lokalit v hloubce odpovídající předpokládané hloubce hlubinnému úložišti. Podzemní část je lokalizována do hloubky 600 m pod zemským povrchem. Jeho horninové prostředí je tvořeno krystalinickými horninami, které jsou v ČR uvažovány pro vybudování hlubinného úložiště. Celý projekt je rozdělen do tří fází: 1. Fáze výstavby ( ) V rámci této etapy byla vyražena přístupová štola a experimentální rozrážky, přivedena infrastruktura a vybudováno zázemí pro odborné týmy. 2. Charakterizace ( ) V této fázi je prostředí PVP Bukov detailně popisováno. Výsledkem jsou 3D modely prostředí, které umožní efektivně naplánovat jednotlivé experimentální práce. 3. Experimentální provoz ( ) V rámci těchto činností budou probíhat experimentální práce dle potřeb SÚRAO, případně ostatních organizací (vysoké školy, výzkumné a komerční organizace). Výstavba PVP Bukov byla zahájena v roce

5 Švýcarsko - Grimsel Podzemní laboratoře v zahraničí PVP Bukov, podobně jako jiná zahraniční zařízení, využívají infrastruktury starších podzemních děl. Bez ohledu na fázi výběru lokality pro hlubinné úložiště, jsou například i ve Švýcarsku v provozu již několik desítek let dvě podzemní laboratoře. Laboratoř GRIMSEL je umístěna v granitech (žulách), 450 metrů pod úrovní vodní přehrady v alpském průsmyku Grimsel Pass, a to ve výšce metrů n. m. Laboratoř využívá existující infrastrukturu v tunelu pod vodní nádrží a celková délka výzkumných prostor je 1 km. Pracoviště bylo založeno v roce 1983, za účelem rozvoje a testování vybavení, metodologie a modelů v plně realistických podmínkách. Druhá laboratoř Mont Terri zkoumá prostředí jílovců v hloubce m. Využívá infrastrukturu dálničního tunelu. Je v provozu od roku 1996 a její experimentální program je zaměřen na vývoj metodiky charakterizace opalinových jílů a demonstrační experimenty. Současné experimenty v obou laboratořích jsou zaměřeny na rozvoj a optimalizace technologie, přepravy atd. Experimenty testují dlouhodobé chování inženýrských bariér, rozvíjejí a testují nástroje pro potvrzení vhodnosti potenciálního horninového prostředí, testují modely používané k predikci jejich chování a testují odolnost inženýrských bariér proti uvolňování radionuklidů.

6 Švédsko Äspö Finsko - Olkiluoto Pro získání dat v tzv. charakterizační fázi (jedná se o data, která je možné získat pouze při výstavbě důlního díla a budou použita např. k návrhu optimálního projektového řešení hlubinného úložiště), se často využívají existující podzemní díla a jejich části (např. Lyons, Climax, G-Tunnel - vše USA; Stripa Švédsko; Fanay-Augeres, Amelie Francie; Tono, Kamaishi Japonsko aj.) nebo tunely (Tournemire tunel Francie apod.). Tento postup přináší mnoho výhod, například výraznou úsporu finančních prostředků nebo existující obslužné zázemí. V pokročilých fázích přípravy hlubinného úložiště se plánuje provoz podzemní laboratoře přímo ve vybrané finální lokalitě. Tímto způsobem například ve Švédsku, Finsku a Francii již teď prokazují chování jednotlivých bariér ve vybraném horninovém masívu. Pokud laboratoř svou činností a dlouholetým testování prokáže bezpečnost ukládacího systému v hornině, budou tyto výsledky sloužit jako podklad k žádosti o povolení výstavby samotného hlubinného úložiště. 6 7

7 Francie - Le Bure Laboratoř Äspö ve Švédsku (lokalita Oskarshamn) je umístěna do granitoidních (žulových) hornin; experimenty probíhají v hloubce až 460 m. Laboratoř byla vybudována v roce 1995 a jejím účelem je vývoj metodik studia horninového prostředí a testování odolnosti inženýrských bariér úložiště. Laboratoř pokračuje v pracích, které byly už dříve prováděny v podzemní laboratoří Stripa. Ve Finsku na lokalitě Olkiluoto bylo v krystalinických horninách vybudované podzemní pracoviště ONKALO s cílem získat data potřebná pro podání žádosti o povolení výstavby hlubinného úložiště. Ta byla podána v roce V únoru 2015 vydal STUK (obdoba našeho Státního úřadu pro jadernou bezpečnost) stanovisko, že hlubinné úložiště je možno vybudovat tak, aby bylo bezpečné. Finská vláda vydala povolení pro výstavbu hlubinného úložiště na lokalitě Olkiluoto Ve Francii v lokalitě Bure (Meuse) v regionu Haute-Marne bylo o konstrukci podzemní laboratoře rozhodnuto již v roce Laboratoř se nachází v jílových horninách v hloubce 500 m. Pracoviště prokázalo realizovatelnost HÚ v těchto jílových formacích právě na základě výsledků prací v podzemní laboratoři a dalších výsledků ze zahraničí. Detailní studie návrhu úložiště pak mají na řadu podle očekávání přijít během následujících dvou let. Dokončení a zprovoznění první části úložiště je pak naplánováno na rok 2025.

8 Výstavba ( ) Výstavba PVP Bukov byla zahájena v roce V rámci výstavby byly realizovány vrtné práce za účelem definování nejvhodnějšího bloku pro umístění podzemní laboratoře. Dále proběhly vlastní ražby laboratorních prostor. Nejprve byl vyražen hlavní přístupový překop BZ-XIIJ o délce 316 metrů. Na 120. metru hlavního překopu byla vyražena zkušební komora ZK-1 situovaná v nejkvalitnější hornině bez poruch; jedná se o nejvíce konsolidovaný blok. Na 240. metru hlavního překopu je ražena hlavní část laboratoře označená BZ1-XII o délce 90 m ve 2 profilech: 0-43 m 9,2 m 2, m 14,5 m 2. Z tohoto prostoru je dále vyraženo 40 m laboratorních rozrážek. Práce na přístupovém překopu probíhaly v letech 2013 až 2014, následovala vrtná kampaň, v jejímž rámci bylo odvrtáno cca 400 m vrtů, definovány vhodné bloky pro ražbu laboratorních komor a potvrzena geometrie laboratoře. Ražba vlastních laboratorních prostor začala v polovině roku 2015 a dokončena byla s plánovaným termínem dokončení na jaře

9

10 Při výstavbě jsou používány různé druhy trhacích prací. Základní metodou je metoda konvenčního rozpojování horniny za použití ocelové svorníkové výztuže, v místech se zhoršenou geologickou situací je pak aplikována zesílená výztuž. Pro výstavbu laboratorních částí SÚRAO zvolila metodu tzv. hladkého výlomu. Její výhodou je minimální narušení horniny. Zóna ovlivnění ražbou je zhruba čtyřikrát menší, než při použití běžných konvenčních metod. V granitových horninách, s nimiž se počítá pro výstavbu úložiště, je reálné zmenšit zónu ovlivnění až na 10 cm. V České republice je použití této metody unikátní, proto se používá jen ojediněle, takže zvolená metoda přinese řadu důležitých poznatků

11 Hydrogeologická měření Charakterizace ( ) V rámci této etapy jsou získávána multidisciplinární data, která je možné získat pouze při výstavbě důlního díla. Základním výstupem je sestava dat, která poslouží ke konstrukci 3D modelů (např. geologický, strukturně geologický nebo hydrogeologický) lokality. Jsou prováděny následující práce: a) Geologický a hydrogeologický výzkum Geologické metody charakterizují horninové prostředí (např. stáří, stavbu a míru i způsob porušení křehkými strukturami) PVP Bukov. Hydrogeologické mapování slouží k sběru dat pro předpověď směru, rychlosti a objemů proudění podzemní vody.

12 3D sken ZK-1 laboratorní prostory PVP Bukov ZK-1 b) Stanovení základních technických a kvalitativních parametrů horninového prostředí. Jedná se o stanovení geomechanických (např. pevnost, pružnost, tvrdost, tvárnost apod.) a geotechnických (vlastnosti hornin a jejich působení na stavební objekty) parametrů podzemního díla. c) Napjatostní a konvergenční měření Tato měření monitorují změny napětí horninového masívu, deformace a stabilitu vyraženého díla. d) Seismické projevy trhacích prací Účelem měření je zhodnocení účinků vyvolaných trhacími pracemi na horninové prostředí prostředí a monitoring ostatních seismických jevů. e) Komplexní 3D modely pracoviště Na základě výše uvedených metod bude vyhotoven pilotní 3D strukturně geologický, hydrogeologický a geomechanický model pracoviště, který bude pomocí reálných dat bude testován a validován

13 Experimentální program ( ) Navržený experimentální program je v souladu se Střednědobým plánem VaV pro umístění HÚ v ČR (Pospíšková a kol. 2015). Experimenty budou sloužit jako podklady pro hodnocení horninového masivu a chování procesů v hloubce úložiště s ohledem na technickou proveditelnost hlubinného úložiště, hodnocení jeho bezpečnosti a realizaci monitoringu při výstavbě a provozu. Experimentální provoz bude také demonstrovat technickou připravenost SÚRAO a jeho dodavatelského řetězce. Zároveň budou výzkumné aktivity prezentovány veřejnosti pro zvýšení informovanosti. Také se předpokládá zlepšení poznání chování horninového masivu pro potřeby zvýšení znalostí v geotechnickém inženýrství a v procesu řízení rizik. PVP Bukov bude sloužit jako testovací lokalita pro ověření konkrétních technických řešení a metodik postupu, které budou použity pro charakterizaci lokalit a při výstavbě podzemní laboratoře na finální lokalitě. Koncept, který byl v případě PVP Bukov zvolen, vychází z následujících cílů:

14 a) Získání dat z referenční hloubky úložiště V současné fázi výběru lokality je třeba získávat data, která umožní prokázání stability a bezpečnosti zvolené hloubky úložiště. Získaná data také ověří věrohodnost charakteristik, které jsou zatím dostupné pouze v povrchových partiích uvažovaných lokalit. Jedná se zejména o porovnání a test spolehlivosti geotechnických parametrů, které jsou potřebné pro projektové řešení úložiště nebo metodiku extrapolace strukturního záznamu z povrchu do hloubky úložiště. Nedílnou součástí je verifikace syntetických 3D geovědních modelů (strukturní, hydrogeologický, geomechanický). Tento postup byl uplatněn v řadě generických lokalit v zahraničí. b) Testování uvažovaných technických řešení Hloubka 600 m a přesně popsané geologické prostředí umožní otestovat uvažovaná technická řešení v reálném prostředí. Jedná se zejména o dlouhodobé sledování koroze, testování migračních vlastností hornin, testování stability zvolených bariér. c) Získání metodik studia Specifické podzemní prostředí umožní osvojení základních metodik studia horninového prostředí, které bude možno využít jak při výběru lokalit tak metodik plně využitelných v každé fázi výběru lokality. Jedná se např. o strukturní dokumentaci a její následné modelování, plánování, projektování a vyhodnocení vrtných prací, testy ve vrtech, metodiku studia hydrogeologických, geomechanických a transportních charakteristik, speciálního geologického mapování. Všechny tyto a jiné metodiky jsou částečně k dispozici u vědecko-výzkumných institucí, ovšem bez přímé vazby na specifika hlubinného úložiště a tedy bez jakékoli verifikace. Projekt PVP Bukov umožní tyto metodiky modifikovat, sjednotit, přesně zacílit, dále umožní jednotným způsobem získání vyčerpávajícího spektra multidisciplinárních dat, jejich uniformní uložení do standardizované databáze a dále interpretaci ve formě příslušných modelů. Velkým benefitem je skutečnost, že tyto postupy bude vlastnit SÚRAO jako svoje unikátní know-how a tím pádem bude zaručena jejich aplikovatelnost a univerzálnost. Navíc projekt PVP Bukov umožní výchovu příslušných expertů pro problematiku HÚ minimálně na evropské úrovni vybudování dodavatelských řetězců schopných řešit vysoce odborné a dodavatelsky velmi specifické a náročné práce. d) Získání know-how výstavby a charakterizace Při výstavbě a uvedení do provozu PVP Bukov jsou získávány jedinečné zkušenosti, které umožní již v této fázi zodpovědně a věrohodně naprojektovat podzemní pracoviště na lokalitě (tzv. site-specific laboratory). Toto know- -how umožní kvalitativní posun českého národního programu mezi země s vyspělým programem (Švédsko, Finsko, Francie)

15 Centrum experimentálního výzkumu K realizaci vývojových prací na PVP Bukov a k průzkumným pracím na lokalitách v období bude třeba rovněž vybudovat společné výzkumné a technické zázemí Centrum experimentálního výzkumu k výběru lokality hlubinného úložiště (CEV HÚ). Centrum vznikne na povrchu jámy Bukov. Součástí centra bude i několik technických laboratoří, pracoviště pro práce s vrtnými jádry a další nutné zázemí jako kanceláře, sklad dokumentace, edukační středisko atd. Vzhledem k celospolečenské důležitosti ukládání radioaktivních odpadů, je velmi důležitá výchova, výuka a rozvoj pracovníků, a to jak stávajících, tak i budoucích. V rámci provozu PVP Bukov se předpokládá úzká spolupráce s univerzitami a odbornými pracovišti v ČR i v zahraničí.

16 Přínosy PVP Bukov PVP Bukov umožní efektivní plánování budoucího výzkumného programu ve finální lokalitě: díky datům z Bukova bude tento výzkum již cíleně zaměřený na získání specifických a charakteristických dat, bez nutnosti opakovat celý výzkumný program. Využitím stávající infrastruktury hlubinného dolu se významně šetří finanční prostředky určené na výzkum spojený s hlubinným úložištěm. Obrovskou výhodou je rovněž fakt, že se jedná o tzv. kontrolované pásmo, což umožňuje experimenty s radionuklidy. Než se v roce 2050 začne stavět hlubinné úložiště pro vyhořelé jaderné palivo, musí SÚRAO přesvědčivě doložit, že zvolené geologické i technologické řešení je prokazatelně bezpečné. Projekt budou posuzovat nejen české instituce, ale i mezinárodní odborníci. Výzkumy z PVP Bukov umožní Správě úložišť testovat v příhodných podmínkách dílčí řešení a situace, s nimiž při projektování skutečně bezpečného úložiště bude muset počítat. Díky PVP Bukov vzroste odborná úroveň národních výzkumných programů. Svým umístěním v půlkilometrové hloubce se jedná o český unikát, využitelný i k výzkumům, které s úložištěm nesouvisejí, např. přenosy dat v tomto prostředí, charakterizace hornin, technologické prvky řízení a ovládání apod. Podzemní laboratoř budou moci pro vlastní výzkumy využívat vysoké školy, akademické ústavy i soukromé podniky. SÚRAO rovněž počítá se zapojením pracoviště do mezinárodních výzkumných projektů. V neposlední řadě poslouží PVP Bukov ke vzdělávání nových specialistů na oblast ukládání radioaktivních odpadů do hlubinného úložiště

17 Shrnutí Z dat potřebných pro zhodnocení vhodnosti kandidátních lokalit pro hlubinné úložiště je třeba v první fázi výběru lokalit získat zejména data pro ohodnocení dlouhodobé bezpečnosti a ověření, zda výstavba hlubinného úložiště v dané lokalitě může být proveditelná bezpečně a za rozumných nákladů. Povrchový geologický průzkum má jen omezenou aplikovatelnost do hloubky úložiště, proto je nezbytné získávat data, která budou svojí povahou co nejblíže k předpokládanému umístění úložiště. Filozofie výstavby a provozu podzemního českého generického výzkumného pracoviště Bukov sleduje ostatní úspěšné programy (např. Švédsko, Finsko), kdy je podzemní laboratoř umístěna do starého dolu. Generická laboratoř Bukov tak umožní efektivní plánování výzkumného programu ve finální lokalitě, který bude díky získaným datům cíleně zaměřen na získání specifických a charakteristických dat, bez nutnosti opakovat celý výzkumný program. V případě PVP Bukov se jedná o jedinou terénní lokalitu s vyřešenými střety zájmů v ČR, kde SÚRAO může aktivně působit a získávat reálná data z hloubek úložiště v Českém masívu, která dosud chybí. Z výše uvedeného jasně vyplývá, že vybudování a provozování PVP Bukov je v českých poměrech výjimečným projektem, který je srovnatelný se světovou špičkou v dané problematice.

18 V roce 2016 vydala SÚRAO Správa úložišť radioaktivních odpadů Dlážděná 6, Praha 1 tel.: , info@surao.cz Grafická úprava a výroba CRS, a. s.